DE102021213409A1 - Valve for controlling fluid flow - Google Patents

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DE102021213409A1 DE102021213409.2A DE102021213409A DE102021213409A1 DE 102021213409 A1 DE102021213409 A1 DE 102021213409A1 DE 102021213409 A DE102021213409 A DE 102021213409A DE 102021213409 A1 DE102021213409 A1 DE 102021213409A1
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Ventil (1), insbesondere Expansionsventil, zum Regeln eines Durchflusses eines Fluides in einem Fluidkreislauf, insbesondere eines Kältemittels in einem Kältemittelkreislauf, aufweisend ein Ventilkörper (5) mit Anschlüssen zum Verbinden mit Fluidleitungen, wobei die Anschlüsse mit einem inneren Volumen (10) des Ventilkörpers (5) mittels Durchgangsausnehmungen (20a, 20b) verbunden sind, sowie ein um eine Drehachse (18) drehbar gelagertes Ventilmittel (15), welches in dem inneren Volumen (10) des Ventilkörpers (5) angeordnet ist, wobei das Ventilmittel (15) eine, insbesondere Kanal ausgebildete, Ausnehmung (16, 16a, 16b) in der Oberfläche aufweist. Es wird vorgeschlagen, dass die Ausnehmung (16) einen ersten Bereich (16a) und einen zweiten Bereich (16b) aufweist, wobei in jedem Bereich der Querschnitt (A) gleichbleibend ist und wobei zwischen den Bereichen der Querschnitt (A) sich sprungartig ändert.The invention relates to a valve (1), in particular an expansion valve, for regulating a flow of a fluid in a fluid circuit, in particular a refrigerant in a refrigerant circuit, having a valve body (5) with connections for connecting to fluid lines, the connections having an inner volume ( 10) of the valve body (5) are connected by means of through-holes (20a, 20b), and a valve means (15) which is mounted rotatably about an axis of rotation (18) and is arranged in the inner volume (10) of the valve body (5), the Valve means (15) has a recess (16, 16a, 16b), in particular a channel, in the surface. It is proposed that the recess (16) has a first area (16a) and a second area (16b), the cross section (A) being constant in each area and the cross section (A) changing abruptly between the areas.

Description

Die Erfindung betrifft ein Ventil, insbesondere Expansionsventil, zum Regeln eines Durchflusses eines Fluids in einem Fluidkreislauf, insbesondere eines Kältemittels in einem Kältemittelkreislauf und ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Ventil.The invention relates to a valve, in particular an expansion valve, for regulating a flow of a fluid in a fluid circuit, in particular a refrigerant in a refrigerant circuit, and a motor vehicle with such a valve.

Stand der TechnikState of the art

Es sind bereits Ventile zur Regelung eines Fluidstroms bekannt. Insbesondere die DE 10 2017 208 181 A1 offenbart ein Ventil mit einer Ausnehmung an der Oberfläche.Valves for controlling a fluid flow are already known. especially the DE 10 2017 208 181 A1 discloses a valve with a surface recess.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention

Die objektive technische Aufgabe der Erfindung besteht unter anderem im Bereitstellen eines Ventils, insbesondere eines Expansionsventils mit einem stufenförmigen Durchströmungsverlauf.The objective technical task of the invention is, inter alia, to provide a valve, in particular an expansion valve, with a step-shaped flow path.

Gelöst wird die Aufgabe mit einem Ventil mit den Merkmalen des Hauptanspruchs.The problem is solved with a valve with the features of the main claim.

Das erfindungsgemäße Ventil weist einen Ventilkörper mit Anschlüssen zum Verbinden mit Fluidleitungen auf. Die Anschlüsse sind mit einem inneren Volumen des Gehäuses mittels Durchgangsausnehmungen verbunden.The valve according to the invention has a valve body with connections for connecting to fluid lines. The terminals are connected to an internal volume of the housing by means of through holes.

Ferner ist Ventilmittel vorgesehen, welches um eine Drehachse drehbar gelagert angeordnet ist. Das Ventilmittel ist im inneren des Volumens des Gehäuses angeordnet. Das Ventilmittel weist eine Ausnehmung in der Oberfläche auf.Furthermore, valve means are provided, which are arranged so as to be rotatably mounted about an axis of rotation. The valve means is located within the volume of the housing. The valve means has a recess in the surface.

Vorteilhaft ist, dass die Ausnehmung einen ersten und einen zweiten Bereich aufweist, wobei in jedem Bereich der Querschnitt gleichbleibend ist. Vorteilhaft ändert sich zwischen den Bereichen der Querschnitt sprungartig.It is advantageous that the recess has a first and a second area, with the cross section remaining the same in each area. Advantageously, the cross section changes abruptly between the regions.

Das erfindungsgemäße Ventil ermöglicht die stufenförmige Regelung eine Fluidstroms, insbesondere eine stufenförmige Expansion in einem Kältemittelkreis. Insbesondere wenn das Ventil als Expansionsventil in einem Kältemittelkreis angeordnet ist.The valve according to the invention enables the gradual regulation of a fluid flow, in particular a gradual expansion in a refrigerant circuit. In particular when the valve is arranged as an expansion valve in a refrigerant circuit.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen ergeben sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Merkmale.The measures listed in the subclaims result in advantageous developments and improvements to the features specified in the main claim.

Eine vorteilhafte Weiterbildung ist, dass das Ventilmittel als Vollkörper ausgebildet ist. Das Ventilmittel ist vorzugsweise kein Hohlkörper.An advantageous development is that the valve means is designed as a solid body. The valve means is preferably not a hollow body.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Ausnehmung als Kanal, Schlitz, oder Nut ausgebildet. Die Ausnehmung ist nur an der Oberfläche ausgebildet. Die Ausnehmung und deren Bereiche sind jeweils kanalartig ausgebildet.According to an advantageous development, the recess is designed as a channel, slot or groove. The recess is formed only on the surface. The recess and its areas are each formed like a channel.

Gemäß einer Weiterbildung weist die Ausnehmung keinen tunnelartigen Bereich auf. Die Ausnehmung mündet in keinen tunnelartigen Bereich. Die Ausnehmung ist vorzugsweise radial nach außen offen. Ein tunnelartiger Bereich ist ein Bereich, der insbesondere durch das Ventilmittel hindurchreicht. Ein tunnelartiger Bereich kann insbesondere eine quadratische Grundform aufweisen. Er ist nicht auf eine Zylinderform begrenzt.According to a development, the recess does not have a tunnel-like area. The recess does not end in a tunnel-like area. The recess is preferably open radially outwards. A tunnel-like area is an area that in particular extends through the valve means. A tunnel-like area can in particular have a square basic shape. It is not limited to a cylinder shape.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist das Ventilmittel als Hohlkörper ausgebildet. Das Ventilmittel weist einen Hohlraum umgebende Hülle auf. Die kanalartige Ausnehmung weist keine Verbindung zwischen dem Hohlraum und der kanalartigen Ausnehmung auf. Sind mehrere kanalartige Ausnehmungen ausgebildet, so weist keine der kanalartigen Ausnehmungen eine Verbindung zu dem Hohlraum auf. Vorzugsweise durchdringt die kanalartige Ausnehmung die Ventilmittel nicht.According to a development of the invention, the valve means is designed as a hollow body. The valve means includes a shell surrounding a cavity. The channel-like recess has no connection between the cavity and the channel-like recess. If several channel-like recesses are formed, then none of the channel-like recesses has a connection to the cavity. Preferably, the channel-like recess does not penetrate the valve means.

Eine vorteilhafte Weiterbildung ist, dass der erste Bereich und der zweite Bereich zusammen mindestens 90 % der gesamten Ausnehmung umfassen. Insbesondere kann die Ausnehmung in den Randbereichen eine sich in Umfangsrichtung ändernde Tiefe aufweisen. Dieser Bereich ist zwar Teil der Ausnehmung, jedoch nicht Teil des ersten oder zweiten Bereichs.An advantageous development is that the first area and the second area together comprise at least 90% of the entire recess. In particular, the recess in the edge regions can have a depth that changes in the circumferential direction. Although this area is part of the recess, it is not part of the first or second area.

Eine vorteilhafte Weiterbildung ist, dass der Übergang zwischen Oberfläche des Ventilmittels und der Ausnehmung sprungartig, ausgebildet ist. Vorzugsweise sind die Übergänge entsprechend einer Stufe ausgebildet. Die Ausnehmung weist somit zur Oberfläche des Ventilmittels im Wesentlichen senkrechte Wände auf. Vorzugsweise weist die Ausnehmung an ihren in Längsrichtung der Ausnehmung stirnseitigen Enden eine Stufe auf. Vorzugsweise weist die Ausnehmung an der Oberfläche des Ventilmittels eine rechtwinklige Grundform auf.An advantageous further development is that the transition between the surface of the valve means and the recess is formed abruptly. The transitions are preferably formed in accordance with a step. The recess thus has walls which are essentially perpendicular to the surface of the valve means. The recess preferably has a step at its front ends in the longitudinal direction of the recess. Preferably, the recess on the surface of the valve means has a rectangular basic shape.

Eine vorteilhafte Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass sich die Ausnehmung mit einem Winkel zwischen 0 und 90 Grad, insbesondere 0 und 45 Grad, vorzugsweise 0 Grad, gegenüber einer Ebene deren Normalenvektor parallel zur Drehachse verläuft, erstreckt. Somit ist eine bestmögliche Expansion gegeben.An advantageous development is characterized in that the recess extends at an angle of between 0 and 90 degrees, in particular 0 and 45 degrees, preferably 0 degrees, relative to a plane whose normal vector runs parallel to the axis of rotation. Thus, the best possible expansion is given.

Eine vorteilhafte Weiterbildung ist, dass ein Ventilsitz ausgebildet ist, der an die Durchgangsausnehmung anschließend und angrenzend an das Ventilmittel angeordnet ist. Der Ventilsitz dichtet das Ventilmittel gegenüber dem Ventilkörper ab.An advantageous development is that a valve seat is formed, which is arranged adjoining the through-hole and adjacent to the valve means. The valve seat seals the valve means against the valve body.

Eine vorteilhafte Weiterbildung ist, dass der Ventilsitz ein, insbesondere im Wesentlichen rundes, Dichtelement aufweist, welches eine dichtende Schnittstelle zwischen dem Ventilkörper und dem Ventilmittel bildet.An advantageous development is that the valve seat has a sealing element, in particular a substantially round one, which forms a sealing interface between the valve body and the valve means.

Als eine vorteilhafte Weiterbildung hat sich gezeigt, dass das Ventilmittel im Wesentlichen kugelförmig ausgebildet ist. Vorzugsweise ist die Grundform des Ventilmittels eine Kugel.As an advantageous further development, it has been shown that the valve means is of essentially spherical design. Preferably the basic shape of the valve means is a sphere.

Eine vorteilhafte Weiterbildung ist, dass die Durchgangsausnehmungen zylinderförmig ausgebildet sind und dass der Ventilsitz eine zylinderförmige Innenfläche aufweist, die sich an die zylinderförmige Durchgangsausnehmung anschließt. Der Strömungswiederstand auf das strömende Fluid ist somit minimiert.An advantageous development is that the through-holes are cylindrical and that the valve seat has a cylindrical inner surface which adjoins the cylindrical through-hole. The flow resistance to the flowing fluid is thus minimized.

Eine vorteilhafte Weiterbildung ist, dass zwischen den Durchgangsausnehmungen ein Winkel zwischen 45 und 180 Grad, insbesondere ein rechter Winkel, ausgebildet ist.An advantageous development is that an angle of between 45 and 180 degrees, in particular a right angle, is formed between the through-holes.

Die Erfindung betrifft auch ein Kraftfahrzeug mit einem Ventil gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.The invention also relates to a motor vehicle with a valve according to one of the preceding claims.

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

  • 1 eine Schnittansicht durch ein erfindungsgemäßes Ventil,
  • 2 a, b, c, verschiedene Drehwinkel,
  • 3 einen Verlauf des Querschnitts über den Drehwinkel,
  • 4 eine Seitenansicht einer Ausführungsform eines Ventilmittels und
  • 5 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform eines Ventilmittels.
Exemplary embodiments are shown in the figures and explained in more detail in the following description. Show it:
  • 1 a sectional view through a valve according to the invention,
  • 2a,b,c , different rotation angles,
  • 3 a course of the cross-section over the rotation angle,
  • 4 a side view of an embodiment of a valve means and
  • 5 a side view of a further embodiment of a valve means.

In 1 ist eine Schnittansicht durch ein erfindungsgemäßes Ventil 1 dargestellt. Das Ventil 1 weist einen Ventilkörper 5 auf. Der Ventilkörper 5 bildet insbesondere das Gehäuse des Ventils 1. In dem Ventilkörper 5 ist ein inneres Volumen 10 ausgebildet. Das innere Volumen 10 ist insbesondere als Hohlraum ausgebildet.In 1 a sectional view through a valve 1 according to the invention is shown. The valve 1 has a valve body 5 . The valve body 5 forms in particular the housing of the valve 1. In the valve body 5, an inner volume 10 is formed. The inner volume 10 is designed in particular as a cavity.

In dem inneren Volumen 10 ist im montierten Zustand ein Ventilmittel 15 angeordnet. Im montierten Zustand des Ventilmittels 15 verbleibt im inneren Volumen 10 ein durchströmbares Innenvolumen 12 zwischen dem Ventilmittel 15 und dem Ventilkörper 5. Das durchströmbare Innenvolumen 12 kann von dem Fluid umströmt werden.A valve means 15 is arranged in the inner volume 10 in the assembled state. When the valve means 15 is in the installed state, an inner volume 12 through which a flow can flow remains in the inner volume 10 between the valve means 15 and the valve body 5. The fluid can flow around the inner volume 12 through which the flow can pass.

Die dickeren Pfeile in den 1, 2a, 2b, 2c deuten jeweils den Fluidstrom, insbesondere Kältemittelstrom, an.The thicker arrows in the 1 , 2a , 2 B , 2c each indicate the fluid flow, in particular refrigerant flow.

Das Ventilmittel 15 ist insbesondere im Wesentlichen zylinderähnlich oder kugelähnlich ausgebildet. Bei einer kugelähnlichen Ausbildung weist das Ventilmittel 15 eine im wesentlichen kugelförmige Grundform auf. Bei einer zylinderähnlichen Ausbildung weist das Ventilmittel eine zylinderförmige Grundform auf.The valve means 15 is in particular designed essentially like a cylinder or like a sphere. In the case of a ball-like design, the valve means 15 has an essentially spherical basic shape. In the case of a cylinder-like design, the valve means has a cylindrical basic shape.

Das Ventilmittel 15 ist drehbar in dem Ventilkörper 10 angeordnet. Das Ventilmittel 15 ist beweglich, insbesondere gegenüber dem Ventilkörper 5 drehbar um eine sich im Wesentlichen in Axialrichtung erstreckende Drehachse 18 gelagert. Die Drehachse 18 verläuft in 1 senkrecht zur Zeichnungsebene. Die Drehachse 18 ist in 1 als schwarzer Punkt dargestellt.The valve means 15 is arranged rotatably in the valve body 10 . The valve means 15 is movably mounted, in particular rotatably relative to the valve body 5 about an axis of rotation 18 extending essentially in the axial direction. The axis of rotation 18 runs in 1 perpendicular to the drawing plane. The axis of rotation 18 is in 1 shown as a black dot.

Vorzugsweise ist ein elektrisches Antriebsmittel vorgesehen, welches derart mit dem Ventilmittel 15 verbunden ist, dass das elektrische Antriebsmittel das Ventilmittel 15 drehen kann. Das Ventilmittel 15 ist um die Drehachse 18 drehbar gelagert. Vorzugsweise ist ein Ventilschaft an der Drehachse 18 ausgebildet, wobei die Drehbewegung des elektrischen Antriebs über den Ventilschaft an das Ventilmittel 15 weitergeleitet wird. Insbesondere handelt es sich bei der Drehachse um eine gedachte Achse.Preferably, an electrical drive means is provided which is connected to the valve means 15 in such a way that the electrical drive means can rotate the valve means 15. The valve means 15 is rotatably mounted about the axis of rotation 18 . A valve stem is preferably formed on the axis of rotation 18, with the rotary motion of the electric drive being transmitted to the valve means 15 via the valve stem. In particular, the axis of rotation is an imaginary axis.

Der elektrische Antrieb ist insbesondere als Schrittmotor, bürstenloser Motor oder Bürstenmotor ausgebildet. Vorzugsweise ist das Antriebsmittel derart ausgebildet, dass es möglichst präzise drehen kann und somit eine präzise Regelung des Drehstellung des Ventilmittels gegenüber dem Ventilsitz ermöglicht. Die Drehung wird mittels dem Ventilschaft von dem elektrischen Antrieb auf das Ventilmittel 15. Optional ist zwischen Ventilmittel 15 und elektrischem Antrieb ein Getriebe ausgebildet. Die Drehbewegung wird mittels dem Getriebe übertragen.The electric drive is designed in particular as a stepping motor, brushless motor or brushed motor. The drive means is preferably designed in such a way that it can rotate as precisely as possible and thus enables precise control of the rotational position of the valve means relative to the valve seat. The rotation is transmitted by means of the valve stem from the electric drive to the valve means 15. Optionally, a gear is formed between the valve means 15 and the electric drive. The rotary movement is transmitted by means of the gear.

Ferner sind in dem Ventilkörper 10 Durchgangsausnehmungen 20a und 20b ausgebildet. Die Durchgangsausnehmungen 20a und 20b sind jeweils mit einem Anschluss des Ventils 1 verbunden. Einer der Anschlüsse bildet einen Fluideinlass und einen der Anschlüsse bildet einen Fluidauslass. Beispielsweise bildet in 1 der Anschluss, der mit der Durchgangsausnehmung 20a verbunden ist einen Einlass und der Anschluss, der mit der Durchgangsausnehmung 20b verbunden ist ein Auslass.Furthermore, in the valve body 10 through holes 20a and 20b are formed. The through-holes 20a and 20b are each connected to a connection of the valve 1 . One of the ports forms a fluid inlet and one of the ports forms a fluid outlet. For example, forms in 1 the port connected to the through hole 20a is an inlet; and the port connected to the through hole 20b is an outlet.

Vorzugsweise sind die Durchgangsausnehmungen 20a und 20b in einer Ebene ausgebildet. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung weist das Ventil 1 zumindest eine weitere Durchgangsausnehmung auf. Bei drei Durchgangsausnehmungen handelt es sich insbesondere um ein Dreiwegeventil. Beispielhaft sind die Durchgangsausnehmungen 20a und 20b im Wesentlichen mit einem rechten Winkel zueinander angeordnet. Es ist jedoch auch eine fluchtende Ausbildung möglich.The through-holes 20a and 20b are preferably formed in one plane. According to a further development of the invention, this Valve 1 at least one further through hole. With three through-holes, it is in particular a three-way valve. By way of example, the through-holes 20a and 20b are arranged essentially at right angles to one another. However, an aligned training is also possible.

Die Anschlüsse sind dafür vorgesehen den Ventilkörper 10 mit einer Fluidleitung zu verbinden. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Fluid um ein Kältemittel. Das Ventil 1 ist für den Einsatz in Fluidkreisen, insbesondere Kältemittelkreisen vorgesehen.The connections are intended to connect the valve body 10 to a fluid line. The fluid is preferably a refrigerant. The valve 1 is intended for use in fluid circuits, in particular refrigerant circuits.

Vorzugsweise ist sein Einsatzgebiet ein Expansionsventil in einem Wärmekreis/Kältekreis. Insbesondere handelt es sich bei dem Fluid um ein natürliches Kältemittel, wie beispielsweise Kohlenwasserstoffe, Kohlendioxid, Ammoniak, Propan, Butan, Propen, Wasser oder ein synthetisches Kältemittel wie beispielsweise Fluorchlorkohlenwasserstoffe oder teilhalogenierte FluorkohlenwasserstoffeIts field of application is preferably an expansion valve in a heating circuit/refrigeration circuit. In particular, the fluid is a natural refrigerant such as hydrocarbons, carbon dioxide, ammonia, propane, butane, propene, water or a synthetic refrigerant such as chlorofluorocarbons or hydrofluorocarbons

Vorzugsweise ist eine oder mehrere der Durchgangsausnehmung zylinderförmig ausgebildet. Die Durchgangsausnehmung 20a, 20b reichen in das innere Volumen 10, bzw. in den durchströmbaren Innenbereich 12.Preferably, one or more of the through-holes is cylindrical. The through-holes 20a, 20b reach into the inner volume 10 or into the inner region 12 through which a flow can flow.

Ferner weist das erfindungsgemäße Ventil 1 zumindest einen Ventilsitz 30 auf. Der Ventilsitz 30 weist insbesondere eine Dichtung auf oder ist als eine solche ausgebildet. Der Ventilsitz 30 ist an dem Ventilkörper 10 angeordnet. Insbesondere ist der Ventilsitz 30 angrenzend an die Durchgangsausnehmung 20b angeordnet. Der Ventilsitz 30 ist im Öffnungsquerschnitt einer der Durchgangsausnehmungen 20b angeordnet. Der Ventilsitz 30 ist vorzugsweise in einem dem inneren Volumen 10 zugewandten Bereich einer der Durchgangsausnehmungen 20b angeordnet. Er umschließt in Umfangsrichtung die Durchgangsausnehmung 20b, an welcher er angeordnet ist.Furthermore, the valve 1 according to the invention has at least one valve seat 30 . The valve seat 30 has in particular a seal or is designed as such. The valve seat 30 is arranged on the valve body 10 . In particular, the valve seat 30 is arranged adjacent to the through hole 20b. The valve seat 30 is arranged in the opening cross section of one of the through-holes 20b. The valve seat 30 is preferably arranged in a region of one of the through-holes 20b that faces the inner volume 10 . In the circumferential direction, it encloses the through-hole 20b on which it is arranged.

Im Beispiel gemäß 1 ist ein Ventilsitz 30b an der Durchgangsausnehmung 20b angeordnet. Der Innenumfang des Ventilsitzes 30b sowie der Innenumfang der Durchgangsausnehmung 20b sind vorzugsweise bündig bzw. bilden eine Fläche, insbesondere möglichst ohne Hindernisse, beispielsweise Kanten oder Stufen.In the example according to 1 a valve seat 30b is arranged on the through hole 20b. The inner circumference of the valve seat 30b and the inner circumference of the through-hole 20b are preferably flush or form a surface, in particular as far as possible without obstacles, for example edges or steps.

Der weitere in 1 dargestellte Ventilsitz 30c hat weniger die Funktion einen Bereich abzudichten, als vielmehr die Funktion eine Gegenmoment auf den Ventilsitz 30b auszuüben. Er übt eine entgegengesetzte Kraft mit im wesentlicher gleicher Stärke auf das Ventilmittel 15 aus.The further in 1 The valve seat 30c shown has less the function of sealing an area than of exerting a counter-torque on the valve seat 30b. It exerts an opposing force on the valve means 15 of substantially equal magnitude.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist an der ersten Durchgangsausnehmung 20a ebenfalls ein Ventilsitz ausgebildet. Vorzugsweise ist an jeder Durchgangsausnehmung ein Ventilsitz 30 ausgebildet. Wäre an der ersten Durchgangsausnehmung 20a ein Ventilsitz ausgebildet. So wäre dieser von den Eigenschaften und Anforderungen gleich wie der Ventilsitz 30b an der zweiten Durchgangsausnehmung. Ggf. würden sich Anpassungen an Querschnitt und Form entsprechend der Durchgangsausnehmung ergeben.According to a development of the invention, a valve seat is also formed on the first through-hole 20a. A valve seat 30 is preferably formed on each through-hole. A valve seat would be formed on the first through-hole 20a. In terms of properties and requirements, this would be the same as the valve seat 30b on the second through-hole. If necessary, adjustments to the cross-section and shape would result according to the through-hole.

Ist ein Ventilsitz entsprechend dem Ventilsitz 30b an der Durchgangsausnehmung 20a ausgebildet, so würde der Ventilsitz die Durchgangsausnehmung 20a gegenüber dem inneren Volumen 10 abdichten. Der Ventilsitz verhindert ein ungewolltes Ein- oder Ausströmen von Fluid in das Innere Volumen 10. Der Ventilsitz ist am Ventilkörper 10 angeordnet. Und liegt flächig an dem Ventilmittel 15 an.If a valve seat corresponding to the valve seat 30b is formed on the through-hole 20a, the valve seat would seal the through-hole 20a from the inner volume 10. The valve seat prevents fluid from flowing in or out unintentionally into the interior volume 10 . The valve seat is arranged on the valve body 10 . And lies flat against the valve means 15 .

Auch wäre ein Ventilsitz gegenüber denkbar, der wie der Ventilsitz 30c eine Gegenmoment erzeugt. Der weitere Ventilsitz mit einer zum Ventilsitz 30c vergleichbaren Funktion an der bezogen auf den Durchgangsausnehmung 20a gegenüberliegenden Seite des Ventilmittels 15 ergeben.A valve seat opposite would also be conceivable, which, like the valve seat 30c, generates a counter-torque. The further valve seat with a function comparable to the valve seat 30c results on the opposite side of the valve means 15 with respect to the through-hole 20a.

Der Ventilsitz 30a, 30b ist angrenzend an das Ventilmittel 15 angeordnet. Der Ventilsitz 30a, 30b stellt eine dichtende Schnittstelle zwischen Ventilmittel 15 und Ventilkörper 10 dar. Der Ventilsitz 30a, 30b umfasst eine Dichtungsfläche die dem Ventilmittel 15 zugerichtet ist. Sie ist vorzugsweise übereinstimmend mit der Oberfläche des Ventilmittels 15, insbesondere konkav ausgebildet. Vorzugsweise ist der Ventilsitz 30, insbesondere die Ventilsitze 30a, 30b, derart ausgebildet, dass das Fluide zwischen Ventilkörper und Ventilmittel 15 nicht strömen kann.The valve seat 30a, 30b is located adjacent to the valve means 15. The valve seat 30a, 30b represents a sealing interface between the valve means 15 and the valve body 10. The valve seat 30a, 30b comprises a sealing surface which the valve means 15 faces. It is preferably congruent with the surface of the valve means 15, in particular concave. The valve seat 30, in particular the valve seats 30a, 30b, is preferably designed in such a way that the fluid cannot flow between the valve body and the valve means 15.

Der Ventilsitz 30a, 30b ist insbesondere aus einem synthetischen Gummi wie beispielsweise EPDM ausgeformt. Alternativ weist der Ventilsitz ein Art Teflon Werkstoff auf. Der Teflon Werkstoff seinerseits ist gegen den Ventilkörper über ein Gummimaterial (Silikon) abgedichtet.Specifically, the valve seat 30a, 30b is formed of a synthetic rubber such as EPDM. Alternatively, the valve seat has some kind of Teflon material. The Teflon material itself is sealed against the valve body by a rubber material (silicone).

Wird von einem Ventilsitz 30 gesprochen, sind optional auch immer die anderen Ventilsitze gemeint.If a valve seat 30 is mentioned, the other valve seats are also optionally meant.

Das Ventilmittel 15 weist eine Ausnehmung 16, insbesondere eine Expansionsausnehmung, auf. Die Ausnehmung 16 ist in der Mantelfläche ausgebildet. Die Ausnehmung 16 bildet einen Kanal, und ist insbesondere als rinnenförmiges Element, vorzugsweise als Nut, beispielsweise als Schlitze ausgebildet. Die Ausnehmung 16 verläuft in Umfangsrichtung nur entlang der Oberfläche des Ventilmittels 15. Die Ausnehmung 16 weist vorzugsweise keinen Tunnelbereich auf. Die Ausnehmung 16 mündet in keinen Tunnelbereich. Die Ausnehmung ist in radialer Richtung über die gesamte Längserstreckung an der Oberfläche des Ventilmittels 15 offen. Die Ausnehmung 16 ist kanalartig ausgebildet.The valve means 15 has a recess 16, in particular an expansion recess. The recess 16 is formed in the lateral surface. The recess 16 forms a channel and is in particular designed as a channel-shaped element, preferably as a groove, for example as slots. The recess 16 runs in the circumferential direction only along the surface of the valve means 15. The recess 16 preferably has have no tunnel area. The recess 16 does not open into any tunnel area. The recess is open in the radial direction over the entire length on the surface of the valve means 15 . The recess 16 is formed like a channel.

Die Ausnehmung 16 weist einen ersten Bereich 16a und einen zweiten Bereich 16b auf. Die Bereiche 16a, 16b unterscheiden sich darin, dass sie einen anderen Querschnitt aufweisen. Gemäß einer Weiterbildung weisen die Bereiche untereinander sich unterscheidende Querschnittsformen auf. Die Querschnittsform in einem Bereich kann insbesondere rechtwinklig, abgerundet oder dreieckig ausgebildet sein. Es sind jedoch auch andere Querschnittsformen denkbar. Gemäß einer Weiterbildung ist es denkbar, dass die Ausnehmung 16 im Wesentlichen abgerundete Kanten, insbesondere Fasen, aufweist. Vorzugsweise weist die Ausnehmung 16 eine Fase auf. Die Fase ist insbesondere fertigungstechnisch bedingt. Vorzugsweise ist die Grundform der Ausnehmung 16, bzw. der Bereiche 16a, 16b der Ausnehmung an der Oberfläche jeweils rechteckig. Auch sind die Übergänge zu der Oberfläche des Ventilmittels 15 stufenartig. Vorzugsweise ist jeder Bereich der Ausnehmung kanalartig ausgebildet.The recess 16 has a first area 16a and a second area 16b. The areas 16a, 16b differ in that they have a different cross section. According to a development, the areas have mutually different cross-sectional shapes. The cross-sectional shape in an area can in particular be rectangular, rounded or triangular. However, other cross-sectional shapes are also conceivable. According to a development, it is conceivable that the recess 16 has essentially rounded edges, in particular chamfers. The recess 16 preferably has a chamfer. The chamfer is due in particular to production technology. The basic shape of the recess 16, or of the areas 16a, 16b of the recess on the surface, is preferably rectangular in each case. The transitions to the surface of the valve means 15 are also stepped. Each area of the recess is preferably formed in the manner of a channel.

Vorzugsweise ist die Querschnittsform in einem Bereich gleichbleibend. Insbesondere weist jeder Bereich 16a, 16b nur eine Querschnittsform auf. Der Querschnitt in einem Bereich bleibt gleich. Vorzugsweise ist die Querschnittsform rechtwinklig oder trapezförmig.The cross-sectional shape is preferably constant in one area. In particular, each area 16a, 16b has only one cross-sectional shape. The cross-section in one area remains the same. Preferably, the cross-sectional shape is rectangular or trapezoidal.

Gemäß einer Weiterbildung ändert sich die Querschnittsform in einem Bereich, die Querschnittsfläche bleibt jedoch gleich.According to a development, the cross-sectional shape changes in one area, but the cross-sectional area remains the same.

Vorzugsweise ist der Querschnitt in einem Bereich gleichbleibend. Der Querschnitt ergibt sich insbesondere aus der Tiefe der Ausnehmung und der Breite. Die Tiefe entspricht gemäß 1 der Erstreckung in Radialrichtung. Die Breite entspricht der Erstreckung parallel zur Drehachse 18. Die Längserstreckung der Ausnehmung 16 entspricht der Erstreckung in Umfangsrichtung. Dies gilt insbesondere dann, wenn sich die Ausnehmungen im Wesentlichen in Umfangsrichtung also in einer Ebene deren Normalenvektor parallel zur Drehachse 18 ist, erstrecken. Ist zwischen den Ausnehmungen und der gedachten Ebene ein Winkel ausgebildet verhalten sich die Längs- bzw. Tiefen- und Breitenangaben entsprechend. Vorzugsweise ist die Grundform rechtwinklig ausgebildet.The cross section is preferably constant in one area. The cross section results in particular from the depth of the recess and the width. The depth corresponds to 1 the extension in the radial direction. The width corresponds to the extent parallel to the axis of rotation 18. The longitudinal extent of the recess 16 corresponds to the extent in the circumferential direction. This applies in particular when the recesses extend essentially in the circumferential direction, ie in a plane whose normal vector is parallel to the axis of rotation 18 . If an angle is formed between the recesses and the imaginary plane, the length, depth and width specifications behave accordingly. Preferably, the basic shape is rectangular.

Die Ventilsitze verhindern, dass das Fluid das Ventilmittel 15 umströmen kann. Es ist lediglich die Ausbildung eines Fluidstroms mittels einer Ausnehmung 16 möglich. Ein Fluidstrom zwischen den Durchgangsausnehmungen 20a, 20b erfolgt nur durch die Ausnehmung 15. Sodass das Fluid lediglich durch die Ausnehmung 16 strömen kann. Das Fluid kann strömen, wenn die Drehstellung des Ventilmittels derart ausgebildet ist, dass die Ausnehmung einen Ventilsitz überbrückt. Ein weiterer Strom zwischen Durchgangsausnehmung und inneren Volumenbereich 12 wird durch den Ventilsitz 30 verhindert. Die Ausnehmung 16 erlaubt es den Ventilsitz 30 zu umströmen.The valve seats prevent the fluid from flowing around the valve means 15 . It is only possible to form a fluid flow by means of a recess 16 . A fluid flow between the through-holes 20a, 20b occurs only through the opening 15. So that the fluid can only flow through the opening 16. The fluid can flow when the rotational position of the valve means is such that the recess bridges a valve seat. A further flow between the through-hole and the inner volume area 12 is prevented by the valve seat 30 . The recess 16 allows the valve seat 30 to flow around.

Zwischen dem ersten Bereich 16a und dem zweiten Bereich 16b ändert sich der Querschnitt im Wesentlichen sprungartig. Unter im Wesentlichen wird hier verstanden, dass fertigungstechnisch ein 100% Sprung nicht möglich ist. Vielmehr können kleine Fasen, Falze oder minimale Abschrägungen, oder Rundungen ausgebildet sein. Es ergibt sich ein Querschnittsverlauf über Drehwinkelverlauf entsprechend der 3. In 3 ist der Querschnitt (A) über den Drehwinkel (a) aufgetragen. Die Höhe der Stufen ist in 3 beispielhaft um diese zu verdeutlichen.The cross section changes essentially abruptly between the first region 16a and the second region 16b. Essentially here is understood to mean that a 100% jump is not possible in terms of production technology. Rather, small chamfers, folds or minimal bevels or curves can be formed. The result is a cross-sectional course over the course of the angle of rotation corresponding to the 3 . In 3 the cross-section (A) is plotted against the angle of rotation (a). The height of the steps is in 3 example to clarify this.

Befindet sich das Ventil 1 in der Ventilstellung gemäß 2a, so ergibt sich der Querschnitt entsprechend dem Verlauf 60a in 3. Befindet sich das Ventil Ventilstellung gemäß 2b, so gibt sich der Verlauf gemäß 60b. Befindet sich das Ventil in der Ventilstellung gemäß 2c, so ergibt sich der Verlauf gemäß 60c in 3.Is the valve 1 in the valve position according to 2a , the result is the cross section corresponding to the curve 60a in 3 . Is the valve located according to the valve position 2 B , the course is as shown in 60b. Is the valve in the valve position according to 2c , the curve results according to 60c in 3 .

Bei der Ventilstellung gemäß 2a strömt das Fluid über die Durchgangsausnehmung 20a in das innere Volumen 10 des Ventils 1. Es strömt durch die Ausnehmung, insbesondere den zweiten Bereich 16b der Ausnehmung zur Durchgangsausnehmung 20b.With the valve position according to 2a the fluid flows via the through-hole 20a into the inner volume 10 of the valve 1. It flows through the opening, in particular the second region 16b of the opening to the through-hole 20b.

Bei der Ventilstellung gemäß 2b kann das Fluid zusätzlich von zwei Seiten in die Ausnehmung 16b strömen. Es ergibt sich ein Verlauf gemäß 60b in 3.With the valve position according to 2 B the fluid can also flow into the recess 16b from two sides. The result is a course according to 60b in 3 .

Bei der Ventilstellung gemäß 2c kann das Fluid über den ersten Bereich 16a und den zweiten Bereich 16b in die Durchgangsausnehmung 20b strömen. Es ergibt sich ein Verlauf gemäß 60c in 3.With the valve position according to 2c the fluid can flow via the first region 16a and the second region 16b into the through-hole 20b. The result is a course according to 60c in 3 .

Nimmt man nun beispielhaft an, dass der effektive Querschnitt von 16a zwei und der von 16b eins beträgt, so ergibt sich bei der Stellung gemäß 2a ein effektiver Querschnitt von 1, bei einer Stellung gemäß 2 ein effektiver Querschnitt von zwei und bei einer Stellung gemäß 2c ein effektiver Querschnitt von 3. Es ist aus fluidtechnisches Gründen klar, dass auf einen Fluidstrom noch weitere Faktoren als der Querschnitt wirken und sich daher nicht 1:1 ein entsprechender Volumenstrom einstellt.If one now assumes, for example, that the effective cross section of 16a is two and that of 16b is one, the position according to FIG 2a an effective cross section of 1, at a position according to 2 an effective cross section of two and at a position according to 2c an effective cross-section of 3. For fluid-technical reasons, it is clear that other factors than the cross-section also affect a fluid flow and that a corresponding volume flow is therefore not set 1:1.

In 4 ist eine Seitenansicht auf eine Ausführungsform eines Ventilmittels 15 dargestellt. Insbesondere ist die Längsausrichtung der Ausnehmung 16 minimiert. Die Ausnehmungen 16a und 16b sind gegenüber den Ausnehmungen in 2 anders ausgebildet. Dennoch kann auch hier entnommen werden, dass der Querschnitt zwischen der Ausnehmung 16a und 16b unterschiedlich ist. Ferner ist in 4 mit der gestrichelten Linie der Ventilsitz 30b an der Durchgangsausnehmung 20b angedeutet. In der hier vorliegenden Ventilstellung kann das Fluid im Bereich 71 in die Ausnehmung einströmen und im Bereich 72 aus der Ausnehmung wieder herausströmen. Es kann trotz Ventilsitz eine Durchströmung des Ventils im Bereich 70 erfolgen. Die Durchströmung ist hierbei abhängig vom Querschnitt der Ausnehmung.In 4 a side view of an embodiment of a valve means 15 is shown. In particular, the longitudinal orientation of the recess 16 is minimized. The recesses 16a and 16b are opposite the recesses in 2 trained differently. Nevertheless, it can also be seen here that the cross section between the recesses 16a and 16b is different. Furthermore, in 4 indicated by the dashed line of the valve seat 30b on the through-hole 20b. In the valve position present here, the fluid can flow into the recess in area 71 and out of the recess again in area 72 . Despite the valve seat, there can be flow through the valve in area 70 . The flow here is dependent on the cross section of the recess.

In 5 ist eine Seitenansicht auf eine Ausführungsform eines Ventilmittels 15 dargestellt. Die Bereiche 16a und 16b der Ausnehmung 16 sind hierbei derart lang ausgebildet, dass das Fluid über beide Seiten eines Bereichs einer der Ausnehmung einströmen und den Ventilsitz 30b umströmen kann. Es kann hier eine Einströmung im Bereich 71 und 73 erfolgen. Bei einer solchen Ausgestaltung ergibt sich insbesondere ein Verlauf gemäß 3.In 5 a side view of an embodiment of a valve means 15 is shown. The areas 16a and 16b of the recess 16 are formed so long that the fluid can flow in via both sides of an area of one of the recesses and flow around the valve seat 30b. An inflow can take place in the area 71 and 73 here. In such an embodiment, a progression according to FIG 3 .

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung weist die Ausnehmung beliebig viele Bereiche auf. Die Bereiche unterscheiden sich nur dahingehend, dass zwischen ihnen eine Stufe ausgebildet ist.According to a development of the invention, the recess has any number of areas. The areas differ only in that there is a step between them.

Vorzugsweise entspricht der Oberflächenquerschnitt eine Ausnehmung mindestens zweimal dem Querschnitt der Ausnehmung plus der Erstreckung des Ventilsitzes in Umfangsrichtung.The surface cross-section of a recess preferably corresponds to at least twice the cross-section of the recess plus the extent of the valve seat in the circumferential direction.

Wenn die Länge eines Bereichs einer Ausnehmung größer als der Außendurchmesser des Ventilsitzes ist, können zwei Stufen im Querschnittsverlauf mit einem Bereich gebildet werden. Dies ergibt sich dadurch, da das Fluid von zwei Seiten den Ventilsitz umströmen kann.If the length of a portion of a recess is greater than the outer diameter of the valve seat, two steps in cross section may be formed with one portion. This is because the fluid can flow around the valve seat from two sides.

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • DE 102017208181 A1 [0002]DE 102017208181 A1 [0002]

Claims (11)

Ventil (1), insbesondere Expansionsventil, zum Regeln eines Durchflusses eines Fluids in einem Fluidkreislauf, insbesondere eines Kältemittels in einem Kältemittelkreislauf, aufweisend ein Ventilkörper (5) mit Anschlüssen zum Verbinden mit Fluidleitungen, wobei die Anschlüsse mit einem inneren Volumen (10) des Ventilkörpers (5) mittels Durchgangsausnehmungen (20a, 20b) verbunden sind, sowie ein um eine Drehachse (18) drehbar gelagertes Ventilmittel (15), welches in dem inneren Volumen (10) des Ventilkörpers (5) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilmittel (15) eine kanalartig ausgebildete Ausnehmung (16, 16a, 16b) in der Oberfläche aufweist, wobei die Ausnehmung (16) einen ersten Bereich (16a) und einen zweiten Bereich (16b) aufweist, wobei in jedem Bereich der Querschnitt (A) gleichbleibend ist und wobei zwischen den Bereichen der Querschnitt (A) sich sprungartig ändert.Valve (1), in particular an expansion valve, for regulating a flow of a fluid in a fluid circuit, in particular a refrigerant in a refrigerant circuit, having a valve body (5) with connections for connecting to fluid lines, the connections being connected to an inner volume (10) of the valve body (5) are connected by means of through-holes (20a, 20b), and a valve means (15) which is rotatably mounted about an axis of rotation (18) and which is arranged in the inner volume (10) of the valve body (5), characterized in that the valve means (15) has a channel-like recess (16, 16a, 16b) in the surface, the recess (16) having a first area (16a) and a second area (16b), the cross section (A) remaining constant in each area and where the cross-section (A) changes abruptly between the areas. Ventil (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilmittel (15) als Vollkörper ausgebildet ist.Valve (1) according to the preceding claim, characterized in that the valve means (15) is designed as a solid body. Ventil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bereich (16a) und der zweite Bereich (16b) zusammen mindestens 90 % der Ausnehmung (16) umfassen.Valve (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the first area (16a) and the second area (16b) together comprise at least 90% of the recess (16). Ventil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang zwischen Oberfläche des Ventilmittels (15) und der Ausnehmung (16) sprungartig, insbesondere entsprechend einer Stufe, ausgebildet ist.Valve (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the transition between the surface of the valve means (15) and the recess (16) is designed abruptly, in particular corresponding to a step. Ventil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Ausnehmung (16) mit einem Winkel zwischen 0 und 90 Grad, insbesondere 0 und 45 Grad, vorzugsweise 0 Grad, gegenüber einer gedachten Ebene deren Normalenvektor parallel zur Drehachse (18) verläuft, erstreckt.Valve (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the recess (16) is at an angle of between 0 and 90 degrees, in particular 0 and 45 degrees, preferably 0 degrees, relative to an imaginary plane whose normal vector is parallel to the axis of rotation (18 ) runs, extends. Ventil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ventilsitz (30b) ausgebildet ist, der an die Durchgangsausnehmung (20b) anschließend und angrenzend an das Ventilmittel (15) angeordnet ist.Valve (1) according to one of the preceding claims, characterized in that a valve seat (30b) is formed which adjoins the through-hole (20b) and is arranged adjacent to the valve means (15). Ventil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitz (30b) ein, insbesondere im Wesentlichen rundes, Dichtelement aufweist, welches eine dichtende Schnittstelle zwischen dem Ventilkörper (5) und dem Ventilmittel (15) bildet.Valve (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the valve seat (30b) has a particularly substantially round sealing element which forms a sealing interface between the valve body (5) and the valve means (15). Ventil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilmittel (15) im Wesentlichen kugelförmig ausgebildet ist.Valve (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the valve means (15) is substantially spherical. Ventil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsausnehmungen (20a, 20b) zylinderförmig ausgebildet sind und dass der Ventilsitz (30b) eine zylinderförmige Innenfläche aufweist, die sich an die zylinderförmige Durchgangsausnehmung (20b) anschließt.Valve (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the through-holes (20a, 20b) are cylindrical and that the valve seat (30b) has a cylindrical inner surface which adjoins the cylindrical through-hole (20b). Ventil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Durchgangsausnehmungen (20a, 20b) ein Winkel zwischen 45 und 180 Grad, insbesondere ein rechter Winkel, ausgebildet ist.Valve (1) according to one of the preceding claims, characterized in that an angle of between 45 and 180 degrees, in particular a right angle, is formed between the through-holes (20a, 20b). Kraftfahrzeug mit einem Ventil (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.Motor vehicle with a valve (1) according to one of the preceding claims.
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