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Diese
Erfindung betrifft ein Expansionsventil gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs
1.
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Solche
Expansionsventile eines Blocktyps werden in einem rückseitigen
Teil eines sogenannten Dual-Klimaanlagensystems für ein automobiles
Fahrzeug verwendet, welches System in einem frontseitigen Teil davon
ein Drosselrohr verwendet. Konventionell haben solche duale Klimaanlagensysteme
als eine fronseitige Expansionsvorrichtung ein Drosselrohr oder
ein Expansionsventil. Weiterhin haben beide Systeme als eine hinterseitige
Expansionsvorrichtung ein Expansionsventil.
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In
einem System, das als die frontseitige Expansionsvorrichtung ein
Expansionsventil verwendet, wird durch einen Kompressor komprimiertes
Kältemittel
durch einen Kondensator kondensiert und wird das kondensierte Kältemittel
dazu gebracht, in einem Sammler/Trockner eine Gas/Flüssigkeits-Trennung
durchzumachen, und wird durch die Gas/Flüssigkeitstrennung erhaltenes
flüssiges
Kältemittel
durch das Expansionsventil expandiert, und durch einen Verdampfer
vollständig
verdampft, worauf die Rückführung zu
dem Kompressor erfolgt. Allgemein hat ein Sammler/Trockner nicht
nur gasförmiges
Kältemittel
von flüssigem
Kältemittel
zu trennen, und auch Feuchtigkeit zu entfernen, sondern auch fremde
Stoffe aufzufangen, die in dem Kältemittel durch
das System zirkulieren, und zwar mittels eines inkorporierten Siebes.
Von dem Sammler/Trockner wird das von fremden Stoffen gereinigte
Kältemittel
in diesen Zustand dem frontseitigen Expansionsventil zugeführt. Zur
selben Zeit wird von dem Sammler/Trockner von fremden Stoffen gereinigtes,
flüssiges
Kältemittel
dem rückseitigen
Expansionsventil zugeführt.
In einem ein Drosselrohr als frontseitige Expansionsvorrichtung
verwendenden bekannten System wird durch einen Kompressor komprimiertes Kältemittel
durch einen Kondensator kondensiert und wird durch die vollständige Kondensation
in dem Kondensator gebildetes, flüssiges Kältemittel in dem Drosselrohr
expandiert, durch den Verdampfer verdampft, und dann in einem Akkumulator
dazu gebracht, eine Gas/Flüssigkeitsbindung
durchzuführen. Zu
dem Kompressor wird nur gasförmiges
Kältemittel zurückgeführt, das
durch die Trennung erhalten worden ist. Das von dem Kondensator
gelieferte, flüssige Kältemittel
wird dem frontseitigen Drosselrohr und dem hinterseitigen Expansionsventil
direkt zugeführt. In
das Drosselrohr ist als ein integraler Teil ein Sieb inkorporiert,
um an der Einlassseite des Drosselrohrs Fremdstoffe im Kältemittel
zurück
zu halten. Für
das hinterseitige Expansionsventil ist üblicher Weise ein Sieb in einem
Rohr an der stromauf Seite des Expansionsventils vorgesehen. Um
das Sieb in das Rohr zu inkorporieren, muss das Rohr in eine spezifische
Gestalt verformt werden, und sind für die Zusammenbauarbeit eine
größere Anzahl
an Mannstunden erforderlich, was in einer Zunahme der Herstellungskosten
resultiert. Es existieren jedoch konventionelle Expansionsventile,
die ein Sieb enthalten. Dann ist es nicht notwendig ein Sieb in
das Rohr zu integrieren. Das ein Sieb enthaltende Expansionsventil
wird ein Anschlussverbindungstyp- oder Winkeltyp-Expansionsventil
genannt, welches Anschlussabschnitte inkludiert, um daran ein Rohr
anzuschließen,
das sich von einem Kondensator erstreckt, und auch ein Rohr, das
zu einem Verdampfer führt.
In diesem Typ des Expansionsventils können die Anschlussabschnitte
leicht verlängert
werden. Dies ermöglicht
es, das Sieb nur in dem einlassseitigen Anschlussabschnitt unterzubringen,
indem dieser einfach verlängert
wird.
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Falls
jedoch beabsichtigt ist, ein sogenanntes Schachteltyp- oder Blocktyp-Expansionsventil
als das hinterseitige Expansionsventil zu verenden, dann muss das
notwendige Sieb in einem Rohr an der Stromaufseite des Ventils platziert
sein. In dem Expansionsventil des Blocktyps wird das Rohr dann in
einen Zwischenabschnitt eines einlassseitigen Anschlusses eingesetzt.
An dieser Stelle in dem Anschluss ist jedoch kaum Einbauraum zum
Montieren eines Siebes zur Verfügung.
Deshalb wäre
es notwendig, falls das Sieb in dem einlassseitigen Anschluss anzubringen
ist, einen Endteil des Körpers an
der Hochdruck-Kältemittel-Einlass-Seite
zu vergrößern, um
eine Anschlussöffnung
zu erzielen, die tief genug ist, um das Sieb in einem inneren Bereich der Öffnung montieren
zu können.
Diese Maßnahme vergrößert nur
zum Unterbringen des Siebs die Länge
und die Abmessungen des Köpers
unerwünscht, was
in einer Zunahme der Materialkosten und der Arbeitskosten des Körpers resultiert,
und in zusätzlichen
Kosten für
das Sieb, was die Herstellungskosten des Expansionsventils weiter
erhöht.
Um diesen Nachteil zu vermeiden, wird das Sieb eher von dem Körper des
Expansionsventils separiert und in das Rohr inkorporiert.
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JP
2001-116402 A offenbart ein Expansionsventil (3 bis 5), dessen Ventilelement eine Kugel ist,
die in einen Federhalter eingesetzt ist. Der Federhalter ist in
einer topfförmigen
Hülse aufgenommen, welche
in Ventilöffnungsrichtung
durch eine andere Feder beaufschlagt ist. Der Boden der Hülse besitzt eine Öffnung,
deren Durchmesser größer ist
als der Durchmesser des Ventilelements, derart, dass der Boden der
Hülse auf
der Oberseite des Federhalters aufliegt. Daraus ergibt sich, dass
der Federhalter und das Ventilelement in entgegengesetzten Richtungen durch
jeweilige Federn beaufschlagt werden (Ventilöffnungs- und Ventilschließrichtungen).
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US-A
2,484,156 offenbart ein temperatursensitives und drucksensitives
Expansionsventil mit einem mehrteiligen Ventilkörper. In einer ringförmigen Kammer,
die zwischen dem Kältemittel-Einlass und
einer das Ventilelement enthaltenden Kammer des Expansionsventils
angeordnet ist, ist eine zylindrische Siebhülse montiert.
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Weiterer
Stand der Technik ist enthalten in UA-A 2,508,010, US-A 1,501,858,
US-A 1,660,842, JP-A 2000 241048, US-A 4,130,622, EP-A 1 106 819 und
JP-A 25 023508.
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Es
ist ein Gegenstand der Erfindung, ein kostengünstiges, ein Sieb enthaltendes
Expansionsventil eines Blocktyps anzugeben.
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Dieser
Gegenstand wird mit dem Expansionsventil des Blocktyps gemäß Anspruch
1 erzielt.
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In
dem Expansionsventil ist das Sieb so konfiguriert, dass es in dem
Raum der Kältemittel-Passage
zu montieren ist, der auch das Ventilelement enthält. Da die
Kältemittel-Passage bereits für einen
anderen Zweck vorhanden ist, ist es möglich, die gegenwärtigen Teilekosten
einzuhalten, ausgenommen die Kosten für das Sieb, und es zu vermeiden,
das Sieb in das Rohr inkorporieren zu müssen. Das Sieb mit einer hohlen
zylindrischen Gestalt ist in einem Raum untergebracht, in welchem
Kältemittel
unter hohem Druck und flüssig
einzuführen
ist. Das Sieb umgibt das Ventilelement. Das Sieb ist in dem Expansionsventil
inkorporiert, ohne die Gestalt des Körpers substantiell zu verändern. Vorzugsweise
wird zum Plazieren des Siebes ein Hohlraum verwendet, welcher auch
dazu dient, eine Feder aufzunehmen, die das Ventilelement beaufschlagt.
Diese Anordnung gestattet es, eine Zunahme bei den Herstellungskosten
des Expansionsventils zu vermeiden. Da es keine Notwendigkeit gibt,
das Sieb in einem Rohr zu befestigen, ist es möglich, ein Spezialrohr wegzulassen,
in welchem das Sieb montiert werden könnte, was es gestattet, die
Herstellungskosten des Systems zu reduzieren.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
sind in den abhängigen
Ansprüchen
enthalten.
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Eine
Ausführungsform
der Erfindung wird unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
Es zeigen:
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1 ein
Systemdiagramm einer dualen Klima-Anlage,
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2 eine
Längsschnittansicht
eines Expansionsventils eines Blocktyps entsprechend der Erfindung,
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3(A) eine Draufsicht auf ein Sieb des Expansionsventils,
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3(B) eine Querschnittsansicht des Siebs in der
Schnittebene a-a von 3(A),
und
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3(C) eine Querschnittsansicht des Siebs in der
Schnittebene b-b von 3(B).
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1 ist
ein Systemdiagramm einer dualen Klima-Anlage, bei welcher das erfindungsgemäße Expansionsventil
angewendet ist.
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Die
duale Klima-Anlage für
ein Automobil umfasst einen Kompressor 1, einen Kondensator 2, ein
Drosselrohr 3, einen frontseitigen Verdampfer 4, und
einen Akkumulator 5, welche miteinander einen Kühlkreis
für eine
frontseitige Klima-Anlage bilden. Ein hinterseitiges Expansionsventil 6 eines
Temperaturtyps und ein hinterseitiger Verdampfer 7 sind
parallel mit einem Kreis des Drosselrohres 3, des frontseitigen
Verdampfers 4 und des Akkumulators 5 angeschlossen.
Diese letztgenannten Komponenten formen einen Teil eines Kühlkreises
für eine
hinterseitige Klima-Anlage.
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Durch
den Kompressor 1 komprimiertes Kältemittel wird durch den Kondensator 2 kondensiert. Ein
Teil des flüssigen
Kältemittels,
das durch die Kondensation gebildet ist, wird in das Drosselroh 3 geführt, während der
verbleibende Teil des flüssigen Kältemittels
zu dem Expansionsventil 6 geleitet wird.
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Das
in das Drosselrohr 3 eingeführte Kältemittel wird einer Drosselexpansion
unterworfen und wandelt sich in Kältemittel mit niedriger Temperatur und
niedrigem Druck, das dann dazu gebracht wird in dem frontseitigen
Verdampfer 4 mit der Luft einer frontseitigen Kabine Wärme auszutauschen.
Durch den Wärmeaustausch
in dem frontseitigen Verdampfer 4 verdampftes Kältemittel
wird dazu gebracht, durch den Akkumulator 5 eine Gas/Flüssigkeits-Trennung
auszuführen,
wobei durch die Trennung erhaltenes gasförmiges Trennungsmittel zu dem
Kompressor 1 zurückgeführt wird.
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An
der hinteren Seite wird das in das hinterseitige Expansionsventil 6 eingeführte Kältemittel
einer drosselnden Expansion unterworfen, entsprechend der Temperatur
und dem Druck des Kältemittels,
das von dem hinterseitigen Verdampfer 7 geliefert wird.
Das Kältemittel
wandelt sich in Kältemittel mit
niedriger Temperatur und niedrigem Druck und wird dann in den hinterseitigen
Verdampfer geleitet, um mit der Luft in der hinterseitigen Kabine
Wärme auszutauschen.
In dem hinterseitigen Verdampfer 4 wird das Kältemittel
durch den Wärmeaustausch
vollständig
verdampft und kehrt zum Kompressor 1 zurück.
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Das
Expansionsventil 6 des Blocktyps [2, 3(A), 3(B), 3(C)] entsprechend der vorliegenden Erfindung,
welche als die hinterseitige Klima-Anlagen-Expansions-vorrichtung verwendet wird,
wird nun im Detail erläutert.
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In
dem Expansionsventil 6 ist durch einen Seitenbereich eines
Körpers 11 des
Expansionsventils 6 eine Kältemittelrohr-Anschlussöffnung 12 geformt.
Die Öffnung 12 ist
mit einem Kältemittelrohr verbunden,
durch welches von dem Kondensator 2 Kältemittel mit hoher Temperatur
und hohem Druck eingeführt
wird. Eine Kältemittelrohr-Anschlussöffnung 13 des
Körpers 11 ist
mit einem Kältemittelrohr verbunden,
welches Kältemittel
mit niedriger Temperatur und niedrigem Druck zuführt, welches erhalten ist durch
das adiabatische Expandieren des Kältemittels unter hoher Temperatur
und hohem Druck durch das Expansionsventil 6, wobei das
Kältemittelrohr dazu
dient, dieses Kältemittel
zu dem hinterseitigen Verdampfer zu leiten. Eine Kältemittelrohr-Anschlussöffnung 14 des
Körpers 11 ist
mit einem Kältemittelrohr
verbunden, das sich von einem Auslassanschluss des Verdampfers her
erstreckt. Eine Kältemittelrohr-Anschlussöffnung 15 des
Körpers 11 ist schließlich mit
einem Kältemittelrohr
verbunden, das zu dem Kompressor 1 führt. In 2 gesetzte
Pfeile zeigen die jeweiligen Ströme
des Kältemittels
an.
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In
dem Körper 11 ist
in einer Fluidpassage 12a, 13a zwischen den Öffnungen 12, 13 ein
Ventilsitz 16 integral ausgebildet. Ein Kugelventilelement 16 ist
an der stromaufseite des Ventilsitzes 16 angeordnet. An
der Seite der Kältemittelrohr-Anschlussöffnung 12 ist
eine Kompressionsschraubenfeder 18 vorgesehen, welche das
Ventilelement 17 zu dem Ventilsitz 16 beaufschlagt.
Die Schraubendruckfeder 18 wird durch eine Einstellschraube 19 abgestützt, die
ein eine mit einem Gewinde versehene Bohrung eingeschraubt ist,
welche ein Teil einer abgestuften Bohrung in einem unteren Ende
des Körpers 11 ist, und
zwar zum Einstellen eines vorgewählten
Wertes eines Drucks, bei welchem das Ventilelement 17 zu öffnen beginnt.
Die Einschraubtiefe ist variabel, um die Last der Schraubendruckfeder 18 zu
verändern. In
dem Fluidpassagenteil 12a, der auch das Ventilelement 17 und
die Schraubendruckfeder 18 aufnimmt, ist ein Sieb 20 angeordnet,
das eine hohle zylindrische Gestalt hat. Das Sieb 20 umgibt
sowohl das Ventilelement 17 als auch die Schraubendruckfeder 18.
Koaxial mit der Feder 18 ist ein zylindrischer Hohlraum 12c ausgebildet,
der einen Innendurchmesser größer als
den Federdurchmesser hat.
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Wie
in den 3(A), (B), (C) gezeigt, umfasst
das Sieb 20 ein hohles zylindrisches Netz 21, ringförmige Rahmen 22, 23 zum
Verstärken
beider offenen Zylinderenden des Netzes 21, und Längsrahmen 24,
die die ringförmigen
Rahmen 22, 23 verbinden, z.B. an drei separierten
Stellen. Das Netz 21 ist zumindest in den Rahmen 24 eingebettet,
vorzugsweise auch in die ringförmigen
Rahmen 22, 23. Die Rahmen 22, 23, 24 sind
miteinander integral durch Harzverformen ausgebildet. Jeder ringförmige Rahmen 22, 23 ist
so ausgebildet, dass er einen Außendurchmesser besitzt, der
ungefähr
gleich dem Innendurchmesser des Fluidpassagenteils 12a oder
des Hohlraums 12c ist, dort, wo das Sieb 20 montiert
ist. Die Rahmen 22, 23 sind jeweils mit der inneren
Wand des Körpers 11 oder
der inneren Hohlraumwand in Kontakt, wenn das Sieb 20 in
den Hohlraum eingesetzt ist. Das Sieb 20 kann in den Hohlraum 12 leicht eingesetzt
werden, bevor die Feder 18 und die Einstellschraube 19 eingesetzt
werden.
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Das
Netz 21 hat einen Außendurchmesser, der
kleiner ist als der Innendurchmesser des Hohlraums 12c in
dem Fluidpassagenteil 12a oder der Rahmen 22, 23, 24,
damit zwischen dem Netz 21 und der Innenwand des Hohlraums 12c ein
radialer Spalt aufrecht gehalten bleibt. Das von der Kältemittelrohr-Anschlussöffnung 12 kommende
Kältemittel strömt durch
das Netz 21 in den das Ventilelement aufnehmenden Raum
und findet zu dem Netz 21 praktisch entlang der gesamten
Peripherie des Netzes 21 Zugang. Das Sieb 20 ist
entweder in dem Hohlraum 12c durch eine Presspassung und/oder sogar
durch die Einstellschraube 19 an Ort und Stelle festgelegt.
Das Sieb 20 kann in axialer Richtung elastisch sein.
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Das
Expansionsventil 6 hat ferner ein Leistungselement P, das
an einem oberen Ende des Körpers 11 angeordnet
ist. Das Leistungselement P umfasst ein oberes Gehäuse 25,
ein unteres Gehäuse 26,
einen durch die Gehäuse 25, 26 umschlossenen Raum
unterteilende Membrane 27, und eine Scheibe 28 an
der Unterseite der Membrane 27.
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Ein
unterhalb der Scheibe 28 angeordneter Schaft 29 überträgt Versetzbewegungen
der Membrane 27 auf das Ventilelement 17. Ein
oberer Abschnitt des Schafts 29 wird durch einen Halter 30 gehaltert,
welcher eine Fluidpassage 14a, 15a durchsetzt,
die sich zwischen den Öffnungen 14, 15 in
dem Körper 11 erstreckt.
Der Halter 30 enthält
eine Schraubendruckfeder 31 zum Beaufschlagen eines oberen
Endes des Schaftes 29 in seitlicher Richtung, derart, dass
die Schraubendruckfeder 31 Längsvibrationen des Schafts 29 kontrolliert,
welche unter Ansprechen auf Druckänderungen des Kältemittels
auftreten könnten.
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In
dem Körper 11 ist
in der Nachbarschaft des Ventilsitzes 17, 16 eine
Leckage-Öffnung 32 ausgebildet,
welche das Ventil 16, 17 umgeht. Die Leckage-Öffnung 32 lässt einen
Kältemittelstom
mit einem sehr kleinen Ausmaß zu,
auch dann, wenn das Ventil 16, 17 voll geschlossen
hat, um stets Schmieröl
zu dem Kompressor 1 zuzuführen, das in dem Kältemittel
enthalten ist.
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In
dem Expansionsventil 6 greift das Leistungselement P den
Druck und die Temperatur des Kältemittels
ab, das von dem hinterseitigen Verdampfer 7 in die Kältemittel-Anschlussöffnung 14 zurückgeführt wird.
Wenn die Temperatur des Kältemittels
hoch ist, oder wenn dessen Druck niedrig ist, dann schiebt das Leistungselement
das Ventilelement 17 in Ventilöffnungsrichtung. Wenn die Temperatur
des Kältemittels
niedrig ist, oder wenn dessen Druck hoch ist, dann ermöglicht es
das Leistungselement, dass sich das Ventilelement 17 in
der Ventilschließrichtung
bewegt, wodurch der Ventilhub gesteuert wird.
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Das
Kältemittel,
das von dem Kondensator 2 zugeführt wird, tritt in die Kältemittelrohr-Anschlussöffnung 12 ein
und strömt
durch das Netz 21 des Siebes 20 in den das Ventilelement 17 aufnehmenden Raum.
In dem Kältemittel
enthaltener fremde Substanzen werden zurückgehalten. Das gereinigte
Kältemittel
wird in dem Ventil 16, 17 einer drosselnden Expansion
unterworfen, wobei der Ventilhub des Ventils wie oben beschrieben
gesteuert wird, so dass sich das Kältemittel in ein Kältemittel
mit niedriger Temperatur und niedrigem Druck wandelt. Dieses Kältemittel
wird dann aus der Kältemittelrohr-Anschlussöffnung 13 abgegeben
und dem hinterseitigen Verdampfer 7 zugeführt, wo
das Kältemittel
dazu gebracht wird, mit der Luft aus der hinterseitigen Kabine Wärme auszutauschen,
und nachfolgend zu der Kältemittelrohr-Anschlussöffnung 14 des
Expansionsventils 6 zurückzuströmen.