DE69531169T2

DE69531169T2 - Thermostatisches Expansionsventil

Info

Publication number: DE69531169T2
Application number: DE69531169T
Authority: DE
Inventors: Chiharu Watanabe; Kazuhiko Watanabe
Original assignee: Fujikoki Corp
Current assignee: Fujikoki Corp
Priority date: 1994-12-22
Filing date: 1995-12-18
Publication date: 2003-12-18
Anticipated expiration: 2015-12-19
Also published as: EP0718569A1; EP0962727B1; CN1092311C; DE69516254D1; EP0962727A3; CN1058779C; EP0718569B1; TW520763U; JPH08226567A; JP3207716B2; CN1132835A; DE69516254T2; CN1277335A; EP0962727A2; KR100346149B1; US5996899A; DE69531169D1; KR960023969A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Erfindungsgebiet

Diese Erfindung betrifft ein thermostatisches Expansionsventil zur Verwendung in Kühlsystemen von Fahrzeug-Klimaanlagen.

Beschreibung des Standes der Technik

Fig. 7 zeigt ein herkömmliches thermostatisches Expansionsventil, das sich in einem Kühlzyklus einer Fahrzeug-Klimaanlage oder dergleichen befinden soll. Das thermostatische Expansionsventil umfasst folgendes: ein Ventilgehäuse 1, das einen Hochdruck-Kühlmittelweg 2, durch den sich ein im Druck zu verminderndes flüssiges Kühlmittel bewegt, und einen Niederdruck-Kühlmittelweg t einschließt, durch den sich das Dampfphasen-Kühlmittel bewegt, und das ein Ventilloch 4 aufweist, das in der Mitte des Hochdruck-Kühlmittelwegs 2 ausgebildet ist; ein Ventilglied 5, das angeordnet ist, um sich zum Ventilloch 4 und davon weg zu bewegen, um das Öffnungsverhältnis des Ventillochs 4 zu ändern; ein Druck-betreibendes Gehäuse 10, das eine Membran 11 einschließt, um das Ventilglied 5 mittels einer Antriebsstange 6 zu betreiben, damit die Bewegungen des Ventilglieds 5 gesteuert werden, und eine luftdichte Kammer 12 einschließt, die von der Membran 11 getrennt und mit einem wärmeempfindlichen Gas gefüllt und am Ventilgehäuse 1 angebracht wird, um die Temperatur des Gasphasen-Kühlmittels zu erfassen; ein Pfropfenglied 16, um eine Außenwandöffnung 15, die in einer Außenwand 14 des Druck-betreibenden Gehäuse 10 bereitgestellt wird, abzudichten, nachdem ein wärmeempfindliches Gas vollständig durch die Außenwandöffnung 15 in die luftdichte Kammer 12 eingeführt wird.
Bezugsziffer 30 betrifft einen Kompressor, der mit dem Auslass des Niederdruck-Kühlmittelwegs 3 verbunden wird; 31 betrifft einen Kondensator, der mit dem Kompressor 30 verbunden wird; 32 einen Behälter, der mit dem Kondensator 31 und dem Einlass des Hochdruck-Kühlmittelwegs 2 verbunden wird; und 33 einen Verdampfer, der mit dem Auslass des Hochdruck-Kühlmittelwegs 2 und mit dem Einlass des Niederdruck-Kühlmittelwegs 3 verbunden wird.
Im oben gezeigten herkömmlichen thermostatischen Expansionsventil wird das Pfropfenglied 16 für gewöhnlich mittels Kontakt- und Buckelschweißung zwischen einer verjüngten Oberfläche des Pfropfenglieds 16 und der oberen Oberfläche der Gehäuseaußenwand 14 um die Öffnung 15 herum an der Gehäuseaußenwand 14 angebracht, wie in der Fig. 7 gezeigt wird. Dieser Befestigungsaspekt erzeugt jedoch unvermeidlich einen Hohlraum 18 um die mit 17 bezeichnete Buckelschweißstelle herum, was erlaubt, dass dort Wasser (kondensierte Feuchtigkeit, z. B.) ruht und die Korrosion der Gehäuseaußenwand 14 bewirkt.
In einem anderen Verfahren zum Befestigen des Pfropfenglieds 16 an der Gehäuseaußenwand 14 wird, wie in der Fig. 8 gezeigt, ein Abschnitt der kugelförmigen Oberfläche des Pfropfenglieds 16 in unmittelbarem Kontakt mit dem Öffnungsrand der Gehäuseaußenwand 14 mittels Buckelschweißung daran gesichert, und der Flanschabschnitt des Pfropfenglieds 16 wird durch einen Löt-Schweiß-Abschnitt 19 an der Gehäuseaußenwand 14 befestigt, um die Öffnung 15 abzudichten. In diesem Verfahren wird das Buckelschweißen nur zur vorläufigen Befestigung des Pfropfenglieds 16 verwendet, und die Dichtung der Öffnung 15 wird durch das Löten 19 errichtet. Daher bildet die Buckelschweißung häufig keine Legierung um den gesamten Umfang der Öffnung 15 herum und bewirkt eine unzureichende Festigkeit. Außerdem erstreckt sich die Lötstelle häufig nicht zum Buckelschweiß-Abschnitt 17a, was einen Hohlraum 20 zwischen dem Buckelschweiß-Abschnitt 17a und dem Löt-Schweiß-Abschnitt 19 entstehen läßt und infolge des Restflusses zu einer internen Korrosion führt.

AUFGABE DER ERFINDUNG

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein thermostatisches Expansionsventil bereitzustellen, in dem die Dichtung einer Öffnung in einer Gehäuseaußenwand durch ein Pfropfenglied auf zuverlässige Art und Weise nur mittels einer Buckelschweißung errichtet werden kann und die an der Gehäuseaußenwand um die Buckelschweißung herum frei von Korrosion ist.
Gemäß der Erfindung wird ein thermostatisches Expansionsventil bereitgestellt, wie in Anspruch 1 definiert.
Um die Öffnung 15 der Gehäuseaußenwand auf eine zuverlässige Art und Weise durch das Pfropfenglied 16 abzudichten, das nur durch Buckelschweißen dort angebracht ist, sind die Kontaktflächen des Pfropfenglieds 16 und des Umfangsrands der Öffnung 15 der Gehäuseaußenwand 14 vorzugsweise verjüngt und Buckel-verschweißt, wobei die Länge des Buckelschweiß-Abschnitts 17 vorzugsweise in den Bereichen von 0,2 mm bis 1,5 liegt, und der Hohlraum 16, der um den Buckelschweiß-Abschnitt 17 herum gebildet ist und andernfalls die Korrosion der Gehäuseaußenwand 14 bewirkt, wird mit dem anti-korrosiven Material 21 gefüllt, um den Buckelschweiß-Abschnitt wasserdicht zu schützen.
Im thermostatischen Expansionsventil gemäß der Erfindung, das mittels Buckelschweißen der Kontaktflächen des Pfropfenglieds 16 und des Umfangsrands der Öffnung in der Gehäuseaußenwand 14 und mittels des Auftragens eines anti-korrosiven Materials zum Abdecken des Buckelschweiß-Abschnitts 17 hergestellt wird, kann die Dichtung der Öffnung 15 in der Gehäuseaußenwand 14 durch das Pfropfenglied 16 auf eine zuverlässige Art und Weise nur durch Buckelschweißen errichtet werden, wobei kein Wasser um den Buckelschweiß-Abschnitt 17 herum an der Gehäuseaußenwand 14 liegt, und die Korrosion der Außenwand 14 kann an der Buckelschweißung mit dem Pfropfenglied auf eine zuverlässige Art und Weise durch das anti-korrosive Material verhindert werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Fig. 1 ist eine mittlere Querschnittsansicht in Längsrichtung eines thermostatischen Expansionsventils gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 ist eine bruchstückhafte, vergrößerte Querschnittsansicht, die einen Hohlraum zeigt, der an einem modifizierten thermostatischen Expansionsventil mit einem verlängerten Buckelschweiß-Abschnitt bestimmt wird;
Fig. 3 ist ein bruchstückhafte Querschnittsansicht eines thermostatischen Expansionsventils gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 4 ist eine bruchstückhafte Querschnittsansicht eines thermostatischen Expansionsventils gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 5 ist ein bruchstückhafte Querschnittsansicht eines thermostatischen Expansionsventils gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 6 ist eine bruchstückhafte Querschnittsansicht eines thermostatischen Expansionsventils gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 7 ist eine bruchstückhafte Querschnittsansicht eines herkömmlichen thermostatischen Expansionsventils mit einem anderen Aufbau zur Einschließung des wärmeempfindlichen Gases; und
Fig. 8 ist eine mittlere Querschnittsansicht in Längsrichtung eines weiteren herkömmlichen thermostatischen Expansionsventils.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Eine erste Ausführungsform der Erfindung wird unten detailliert mit Bezug auf die Fig. 1 und 2 erläutert.
In den Fig. 1 und 2 bezeichnet die Bezugsziffer 1 ein Gehäuse eines thermostatischen Expansionsventils, das sich in einem Kühlzyklus einer Fahrzeug-Klimaanlage befinden soll. Das Gehäuse bestimmt einen Hochdruck-Kühlmittelweg 2, durch den ein im Druck zu reduzierendes flüssiges Kühlmittel passiert, und einen Niederdruck-Kühlmittelweg 3, durch den ein Gasphasen-Kühlmittel durchgeführt wird. Der Hochdruck-Kühlmittelweg 2 schließt ein Ventilloch in Form eines Drossellochs kleinen Durchmessers in der Mitte davon ein. Daher wird das in den Hochdruck-Kühlmittelweg 2 eingeführte flüssige Kühlmittel adiabatisch entspannt, wenn es durch das Ventilloch 4 läuft, das eine kleine Durchgangsfläche hat.
Der Einlassabschnitt des Ventillochs 4, aus dem das Kühlmittel in das Ventilloch 4 tritt, bestimmt einen Ventilsitz, der erlaubt, dass ein kugelförmiges Ventilglied eng daran aufliegt oder davon wegbewegt wird. Das Ventilglied 5 wird von einem Kugelträger 7 getragen und durch eine Druckschraubenfeder 9, die zwischen dem Kugelträger 7 und einer Stellmutter 8 liegt, in der Schließrichtung (die Richtung zum Drücken des Ventilglieds 5 an den Ventilsitz des Ventillochs 4) vorgespannt.
Die Ziffer 10 bezeichnet ein Druck-betreibendes Gehäuse, das am oberen Ende des Ventilgehäuses 1 angebracht wird, um die Temperatur des Gasphasen-Kühlmittels zu erfassen. Das Druckbetreibende Gehäuse 10 schließt eine Membran 11 ein, um das Ventilglied 5 mittels einer Treibstange 6, einer mit dem wärmeempfindlichen Gas zu füllenden luftdichten Kammer 12 und einer Ausgleichskammer, die durch die Membran von der luftdichten Kammer 12 getrennt ist und mit dem Niederdruck-Kühlmittelweg 3 in Verbindung steht, zu betreiben.
Das Gehäuses 10 schließt eine Außenwand 14 ein, die eine Öffnung 15 hat, die von einem metallischen Pfropfenglied 16 abgedichtet wird, nachdem ein Gasfüllzustand der luftdichten Kammer 12 errichtet ist, indem das wärmeempfindliche Gas durch die Öffnung 15 eingeführt wird.
Daher erfasst die luftdichte Kammer 12 die Temperatur des Gasphasen-Kühlmittels, das durch den Niederdruck-Kühlmittelweg 3 strömt, und variiert im Drück mit Änderungen der Temperatur des Gasphasen-Kühlmittels. Andererseits erfährt die Ausgleichskammer 13, die sich stromabwärts von der Membran 11 befindet und mit dem Niederdruck-Kühlmittelweg 3 in Verbindung steht, denselben Druck wie der des im Niederdruck-Kühlmittelweg 3 strömenden Gasphasen-Kühlmittels. Aus diesem Grund die Membran 11 durch die Differenz zwischen der luftdichten Kammer 12 und der Ausgleichskammer 13 bewegt, und die Bewegung wird mittels der Treibstange 6 an das Ventilglied 5 überführt, um die Öffnungsrate des Ventillochs 4 zu steuern.
Wie im vergrößerten, bruchstückhaften Abschnitt der Fig. 1 und der Fig. 2 gezeigt, schließt das Pfropfenglied 16 einen Vorsprung 16a ein, der in die Öffnung 15 der Gehäuseaußenwand 14 gesteckt werden muss, und einen konischen Abschnitt 16b, der eine trichterförmige seitliche Oberfläche hat, die sich mit einem Winkel von etwa 90º bis 120º erstreckt und mit dem Rand der Öffnung 15 in der Gehäuseaußenwand 14 in Berührung kommt (die ebenfalls trichterförmig ist, um mit einem verjüngten Winkel von etwa 120º in Richtung der Mitte der Öffnung 15 nach unten geneigt zu werden). Diese verjüngten Kontaktabschnitte des konischen Abschnitts 16b und des Umfangsrands der Öffnung 15 der Gehäuseaußenwand 14 werden mittels einer Buckelschweißung über die Länge von 0,2 mm bis 1,5 mm zusammengefügt. Als Ergebnis wird die Öffnung 15 der Gehäuseaußenwand 14 allein durch die Buckelschweißung abgedichtet und hält den gasgefüllten Zustand der luftdichten Kammer 12 aufrecht.
In diesem Zustand besteht um den Buckelschweiß-Abschnitt 17 an der Gehäuseaußenwand 14 herum ein Hohlraum, wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt wird, und sofern er nicht entfernt wird, wird er die Korrosion der Gehäuseaußenwand 14 bewirken. In der Vorliegenden Erfindung wird daher ein anti-korrosives Material 21 wie beispielsweise ein Kleber oder dergleichen im Hohlraum aufgetragen, um den Zwischenraum um den Schweißabschnitt des Pfropfenglieds 16 herum derart zu beseitigen, dass kein Wasser dort eindringen oder bleiben kann. In anderer Hinsicht ist das thermostatische Expansionsventil gemäß der Ausführungsform dasselbe wie das in der Fig. 7 gezeigte herkömmliche Expansionsventil. Die gleichen oder äquivalenten Elemente werden daher mit denselben Bezugsziffern wie in der Fig. 7 verwendet bezeichnet, und daher wird ihre detaillierte Erläuterung weggelassen.
Die Einschließung des wärmeempfindlichen Gases in der luftdichten Kammer 12 im Gehäuse 10 wird durch das unten erläuterte Verfahren durchgeführt. Das bedeutet, dass das Druckbetreibende Gehäuse 10, das die Treibstange 6 und die Membran 11 einschließt, so zwischen einem metallischen unteren Block und einem nicht-metallischen oberen Block eingepfercht und befestigt wird, dass sich die Öffnung 15 nach oben öffnet. Dann wird der Innenraum des oberen Blocks evakuiert, um in der luftdichten Kammer 12 annähernd einen Vakuum-Zustand zu errichten, und ein wärmeempfindliches Gas wird eingeführt, um die luftdichte Kammer 12 zu füllen.
Danach wird ein beweglicher Kolben im oberen Block nach unten gedrückt, um das vom Kolben gehaltene Pfropfenglied 16 in die Öffnung 15 einzuführen, bis der konische Abschnitt 16b des Pfropfenglieds 16 mit dem Umfangsrand der Öffnung in der Gehäuseaußenwand 14 in Kontakt gerät. In diesem Zustand wird am Kolben und am unteren Block eine Spannung für die Buckelschweißung angelegt. Als Ergebnis wird das Pfropfenglied 16 mittels der Buckelschweißung an der Gehäuseaußenwand 14 befestigt, und zwar an ihrer direkten Kontaktstelle, während der gasgefüllte Zustand der luftdichten Kammer 12 erhalten bleibt.
Fig. 3 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung. In dieser Ausführungsform schließt die Gehäuseaußenwand 14 eine ebene Oberfläche um die Öffnung 15 herum ein, und der Verjüngungswinkel des konischen Abschnitts 16b des Pfropfenglieds 16 reicht von 90 Grad bis 130 Grad. Der konische Abschnitt 16b des Pfropfenglieds 16 wird mittels Buckelschweißung am Rand-Kontaktabschnitt 17b am Rand der Öffnung 15 befestigt, und ein antikorrosives Material 21 wird aufgetragen, um den um die Buckelschweißung 17b herum hergestellten Hohlraum 18 zu füllen. Solchermaßen wird der Abschnitt um den Schweißabschnitt herum angeordnet, um zu verhindern, dass Wasser darin liegt.
Fig. 4 zeigt eine dritte Ausführungsform der Erfindung. In dieser Ausführungsform schließt die Gehäuseaußenwand 14 eine ebene Oberfläche um die Öffnung 15 herum ein. Die kugelförmige Oberfläche 16c des Pfropfenglieds 16 wird mittels Buckelschweißung am Rand-Kontaktabschnitt 17b am Rand der Öffnung 15 befestigt, und ein anti-korrosives Material 21 wird aufgetragen, um den um die Buckelschweißung 17b herum erzeugten Hohlraum 18 zu füllen. Solchermaßen wird der Abschnitt um den Schweißabschnitt herum ausgebildet, um zu verhindern, dass Wasser dort liegt.
Fig. 5 zeigt eine vierte Ausführungsform der Erfindung. In dieser Ausführungsform schließt die Gehäuseaußenwand 14 eine ebene Oberfläche um die Öffnung 15 herum ein. Ein Randabschnitt 16d des Pfropfenglieds 16 wird mittels Buckelschweißung an einem Rand-Kontaktabschnitt 17b am ebenen Abschnitt um die Öffnung 15 der Gehäuseaußenwand 14 herum befestigt. Dann wird ein antikorrosives Material 21 im um den Schweißabschnitt herum erzeugten Hohlraum 18 aufgetragen. Solchermaßen wird der Abschnitt um den Schweißabschnitt herum ausgebildet, um zu verhindern, dass Wasser dort liegt.
Fig. 6 zeigt eine fünfte Ausführungsform der Erfindung. In dieser Ausführungsform wird ein kugelförmiges aus Stahl oder rostfreiem Stahl hergestelltes Pfropfenglied 16A verwendet und mittels Buckelschweißung am Rand-Kontaktabschnitt 17b an der Gehäusewand 14 befestigt. Die Gehäuseaußenwand 14 um die Öffnung 15 herum kann, wie bei 14a gezeigt, gewölbt sein, um die Kugel 16A passend aufzunehmen. Ein anti-korrosives Material 21 wird aufgetragen, um den Schweißabschnitt 17b wasserdicht zu schützen.
Wie oben beschrieben, werden alle thermostatische Expansionsventile gemäß der Erfindung hergestellt, indem das Pfropfenglied am Umfangsrand der Öffnung der Gehäuseaußenwand am direkten Kontaktabschnitt damit mittels Buckelschweißung befestigt wird, und daraufhin wird ein anti-korrosives Material aufgetragen, um einen um den Schweißabschnitt herum erzeugten Hohlraum zu füllen. Daher kann die Dichtung der Öffnung in der Gehäuseaußenwand durch das Pfropfenglied auf eine zuverlässige Art und Weise nur durch die Buckelschweißung errichtet werden. Gleichzeitig wird verhindert, dass Wasser um den Buckelschweiß-Abschnitt an der Gehäuseaußenwand herum liegt, und die Korrosion der Außenwand um den Schweißabschnitt des Pfropfenglieds herum kann auf eine zuverlässige Art und Weise verhindert werden.

Claims

1. Ein thermostatisches Expansionsventil, das folgendes umfasst:

ein Ventilglied (5) zum Steuern der Fließgeschwindigkeit eines in einem Kühlzyklus durch einen Verdampfer (33) fließenden Kühlmittels, indem die Öffnung eines Ventillochs (4) geändert wird;

ein Gehäuse (10), das eine luftdichte Kammer (12) hat, die mit einem wärmeempfindlichen Gas gefüllt ist, dessen Druck mit der Änderung der Temperatur des Kühlmittels verändert wird, um das Ventilglied (5) zu betreiben; und

ein Pfropfenglied (16), das eine an einer Außenwand des Gehäuses (10) gebildete Öffnung (15) abdichtet, um das wärmeempfindliche Gas innerhalb der luftdichten Kammer (12) abzudichten; worin

der Umfangsrand der Öffnung (15) und das Pfropfenglied (16) lediglich mittels Buckelschweißung (17) an ihren verjüngten, in Kontakt befindlichen Oberflächen verschweißt werden, während die Korrosion der Außenwand (14) an der Buckelschweißung (17) mit dem Pfropfenglied (16) zuverlässig durch die Bereitstellung eines anti-korrosiven Materials (21) in dem Hohlraum (18) verhindert wird, der zwischen der Außenwand (14), dem Pfropfenglied (16) und der Buckelschweißung (17) gebildet wird.

2. Das thermostatische Expansionsventil nach Anspruch 1, worin der verjüngte Winkel der verjüngten, in Kontakt befindlichen Oberfläche des Pfropfenglieds etwa 90 bis 120 Grad beträgt und die Länge des Buckelschweiß-Abschnitts etwa 0,2 mm bis 1, 5 mm beträgt.

3. Das thermostatische Expansionsventil nach den Ansprüchen 1 oder 2, worin das Pfropfenglied (16) aus Metall gebildet ist.

4. Das thermostatische Expansionsventil nach den Ansprüchen 1 oder 2, worin das Pfropfenglied (16) eine metallische Kugel ist.

5. Das thermostatische Expansionsventil nach den Ansprüchen 1 oder 2, worin das Pfropfenglied (16) eine kugelförmige Oberfläche hat, die an die Öffnung (15) geschweißt wird.