WO2010099895A2 - Ventilanordnung, insbesondere für ein expansionsventil - Google Patents

Ventilanordnung, insbesondere für ein expansionsventil Download PDF

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WO2010099895A2
WO2010099895A2 PCT/EP2010/001176 EP2010001176W WO2010099895A2 WO 2010099895 A2 WO2010099895 A2 WO 2010099895A2 EP 2010001176 W EP2010001176 W EP 2010001176W WO 2010099895 A2 WO2010099895 A2 WO 2010099895A2
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valve seat
helical recess
diameter
opening
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Joan Aguilar
Siegfried Roth
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Otto Egelhof Gmbh & Co.Kg
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    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/30—Expansion means; Dispositions thereof
    • F25B41/31—Expansion valves
    • F25B41/33—Expansion valves with the valve member being actuated by the fluid pressure, e.g. by the pressure of the refrigerant
    • F25B41/335—Expansion valves with the valve member being actuated by the fluid pressure, e.g. by the pressure of the refrigerant via diaphragms
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F25B2341/00—Details of ejectors not being used as compression device; Details of flow restrictors or expansion valves
    • F25B2341/06—Details of flow restrictors or expansion valves
    • F25B2341/068—Expansion valves combined with a sensor
    • F25B2341/0683—Expansion valves combined with a sensor the sensor is disposed in the suction line and influenced by the temperature or the pressure of the suction gas
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    • F25B2500/00—Problems to be solved
    • F25B2500/01—Geometry problems, e.g. for reducing size

Definitions

  • Valve arrangement in particular for an expansion valve
  • the invention relates to a valve arrangement, in particular for an expansion valve, which is provided in a refrigerated vehicle air conditioning system.
  • expansion valves are used, which are provided between a condenser and an evaporator to expand the liquefied refrigerant before it reaches the evaporator.
  • Such an expansion valve comprises a valve seat and a valve closure member associated therewith, wherein the valve seat closes a passage opening between an inlet opening and an outlet opening on the valve housing.
  • a thermal head as an actuator
  • thermostatic expansion valves are particularly important for very small mass flows of importance to avoid system instabilities.
  • thermostatic expansion valves of the conventional type it may be the case that a valve closing member, which is flowed around in the closing direction by the refrigerant, is pressed into the valve seat due to the force generated thereby and the generated negative pressure.
  • This physical effect can lead to system instabilities, especially at low power requirements, since the amount of refrigerant in the evaporator is no longer sufficient due to the premature closure to produce a constant overheating signal.
  • such an abrupt interruption of the refrigerant supply causes the evaporation pressure to decrease.
  • EP 1 857 748 A1 discloses a thermostatic expansion valve in which a two-stage throttling takes place in order to reduce the kinetic energy and thus to minimize noise.
  • a first throttle point 25 and, downstream of this, a second throttle point 26 are provided, which are actuated together with a valve element 14.
  • the first throttle body 25 comprises a conical valve shooting member 35 on the valve element 14, which completely closes the through-bore 32 in a closed position. In this closed position, the second throttle point 26 is not closed.
  • the conical throttle member 51 dives in
  • the invention is therefore based on the object to propose a throttle point for a valve assembly, which allows that in a closed valve arrangement still flows through a small mass flow of the refrigerant of less than 40 kg / h.
  • a helical depression to be formed in a circumferential wall of the passage opening, which extends in one direction, in particular counter to the flow direction, of the refrigerant to the valve seat or into the valve seat and in an opposite direction, in particular in FIG Flow direction, at least partially along the passage opening to the outlet opening extends.
  • the arrangement of the helical recess an exact recess can be produced.
  • a contact point of the valve closing member in the valve seat in a closed valve assembly can be traversed by the helical recess at one point, with the introduction of the helical recess exact adjustment of the very low mass flow of less than 40 kg / h, in particular less than 20 kg / h , is possible. It can virtually be provided only a score, so that a leakage point in the contact point between the valve seat and valve closing member is given to perform a later low mass flow of refrigerant.
  • the spiral-shaped depression makes it possible to impart a swirl to the medium flowing through, so that noise minimization can be achieved. At the same time a further noise minimization can be made possible by the swirl effect when opening the valve.
  • the gate preferably leads slowly rising into the helical recess, so that a defined cross section of the helical recess passes through the contact point between the valve closing member and the valve seat.
  • the gate of the helical recess is inclined in an angular range between 20 ° and 90 ° to the longitudinal axis of the through hole.
  • the helical recess is preferably designed as a thread.
  • a simple and inexpensive production is given.
  • the arrangement of such a thread has the advantage that a constant pitch over the length of the introduced in the through hole helical recess is given.
  • the helical recess is formed one or more continuous.
  • both a single-thread with a larger helical recess or a multi-thread with less helical depressions may be provided.
  • a further preferred embodiment of the invention provides that the helical recess is a screw or a trapezoidal thread.
  • the selection of one of these types of threads is also dependent on the material used a housing of the expansion valve and the volume of the necessary mass flow as a leakage current.
  • an outer diameter of the helical recess D GA is greater than a diameter of the contact point Ds from the valve closure member to the valve seat and that a core diameter D GI of the helical recess smaller or equal the diameter D D of the passage opening is formed.
  • an outer diameter D GA of the helical recess is greater than a contact diameter D s from the valve closing member to the valve seat and a core diameter D G.
  • i of the helical groove is formed equal to or smaller than the diameter D D of the through hole.
  • FIG. 1 shows a schematic sectional view of an expansion valve with a valve arrangement according to the invention
  • FIG. 2 shows a diagrammatically enlarged view of the valve arrangement according to FIG. 1,
  • Figure 3 is a schematically enlarged sectional view of a
  • FIG. 4 shows a diagrammatically enlarged detail view of an alternative embodiment of a throttle point to FIG. 3.
  • an expansion valve 11 is shown by way of example.
  • This comprises a housing 12 having a first coolant inlet opening 14, a first coolant outlet opening 16 and a coolant channel 17 connecting the first coolant inlet opening 14 and the first coolant outlet opening 16.
  • a second coolant inlet opening 18 and a second coolant outlet opening 19 are further provided. which are interconnected by a second coolant channel 21.
  • To the first coolant inlet port 14, the outlet side of a condenser 22 is connected, whose inlet side is connected to the outlet side of a compressor 23.
  • the entrance side of the compressor 23 communicates with an exit side of an evaporator 24.
  • the housing 12 of the expansion valve 11 has a housing portion 26 which extends into the housing interior and into a part of the refrigerant passage 17.
  • a regulating device 27 is used in the housing portion 26, a regulating device 27 is used.
  • the regulation device 27 is advantageously completely integrated in the housing 12 in order to reduce the installation space.
  • the regulating device 27 can additionally be actuated by a path generation device and a shut-off valve.
  • the regulating device 27 comprises, for example, a regulating screw 31, which preferably acts on the housing section 26 via a thread.
  • a valve arrangement 36 is provided which comprises a valve seat 37 arranged on the housing 12.
  • a valve closure member 39 is positioned in the valve seat 37, in a closed position 38, as shown.
  • the valve closing member 39 is formed as a ball valve.
  • the valve closing member 39 includes, inter alia, a damping element 41, which has in a bore portion 40 engaging damping straps 43 and is in communication with a arranged in the bore portion 40 regulating spring 42.
  • valve closing member 39 closes in the closed position 38 a passage opening 44, which is provided between the first coolant inlet opening 14 and the first coolant outlet opening 16.
  • valve assembly 36 is shown schematically enlarged.
  • the configuration of a throttle point 51, which allows a predetermined mass flow in a closed position of the valve closing member 39 to the valve seat 37 is provided by a helical recess 53 which is inserted into the through hole 44.
  • the screw-shaped recess 53 extends from the valve seat 37 completely over the length of the passage opening 44 to the refrigerant outlet opening 16.
  • the helical recess 53 also comprises only one thread turn or two threads which extend from the valve seat 36 extend into the through hole 44.
  • the helical recess 53 comprises a recess or groove which has a helical or helical course.
  • FIG. 3 shows a further enlarged view of the valve arrangement 36 according to FIG.
  • the valve closing member 39 which is formed for example as a ball or spherical, is held by the regulating spring 42 in a closed position 38.
  • An engaging the valve closing member 39 transfer pin 47 is applied only to the valve closure member 39.
  • the passage opening 44 is closed by the arranged in the valve seat 37 valve closure member 39 with the exception of the throttle point 51.
  • the contact diameter D s the diameter D 0 of the passage opening 44 corresponds to or formed larger.
  • This throttle 51 is formed by a helical recess 53 in the through hole 44, wherein preferably a not-shown gate of the helical recess 53 upstream of the throttle 51 is located.
  • the helical recess 53 is preferably provided such that a nominal diameter D G i equal to the diameter D D of the through hole 44 and an outer diameter D GA of the helical recess 53 larger than a circumference or a
  • the diameter D D of the passage opening 44 corresponds to the nominal diameter D G i of the helical recess 53.
  • the nominal diameter D GI of the helical recess 53 is smaller than the diameter D D of the passage opening 44 , so that rectilinear edge portions remain in the passage opening 44, so that during normal operation of the expansion valve no adverse effect arises.
  • the mutually associated flank angle of the helical recess and the ratio between nominal diameter D G i and outer diameter D GA is adapted to the throttling of the throttle point 51.
  • FIG. 4 shows an alternative embodiment to FIG.
  • the valve closing member 39 is conical.
  • the valve seat 37 is formed through the one end of the through hole 44.
  • the contact diameter D s corresponds to the diameter D D of the passage opening 44.
  • the contact diameter D s may also be larger than the diameter D D of the passage opening 44.
  • the outer diameter D GA must be greater than the diameter D D of the passage opening 44.
  • the core diameter D GI is equal to or smaller than the diameter D D of the through hole 44 to provide.
  • the introduction of the helical recess 53 is preferably carried out in the closing direction of the valve closure member 39, so that an exact configuration of the throttle body 51 is made possible.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung, insbesondere für ein Expansionsventil, welches in einer mit Kältemittel betriebenen Fahrzeugklimaanlage vorgesehen ist, mit einem Ventilsitz (37) und einem Ventilschließglied (39), welches eine vom Ventilsitz (37) umgebene Durchgangsöffnung (44) zwischen einer Einlassöffnung (14) und einer Auslassöffnung (16) schließt, wobei der Ventilsitz (37) zumindest eine Drosselstelle (51) aufweist, durch welche ein vorbestimmter Massenstrom in einer Schließposition (38) des Ventilschließgliedes (39) zum Ventilsitz (37) von der Einlassöffnung (14) zur Auslassöffnung (16) gelangt, wobei die Drosselstelle (51) durch eine zumindest abschnittsweise in einer Umfangswand der Durchgangsöffnung (44) vorgesehene schraubenförmige Vertiefung (53) ausgebildet ist, welche sich Richtung bis zum Ventilsitz (37) oder in den Ventilsitz hinein und in entgegengesetzter Richtung zumindest teilweise entlang der Durchgangsöffnung (44) erstreckt.

Description

Unser Zeichen: 55 839 Datum: 25. Februar 2010
Anmelder: OTTO EGELHOF GmbH & Co. KG, Stuttgarter Straße 60, 70736 Fellbach
Ventilanordnung, insbesondere für ein Expansionsventil
Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung, insbesondere für ein Expansionsventil, welches in einer mit Kältemittel betriebenen Fahrzeugklimaanlage vorgesehen ist.
Zur Regelung einer mit Kältemittel betriebenen Klimaanlage werden unter anderem Expansionsventile eingesetzt, welche zwischen einem Verflüssiger und einem Verdampfer vorgesehen sind, um das verflüssigte Kältemittel zu expandieren, bevor dieses zum Verdampfer gelangt. Ein solches Expansionsventil umfasst einen Ventilsitz und ein diesem zugeordnetes Ventilschließglied, wobei der Ventilsitz eine Durchgangsöffnung zwischen einer Einlassöffnung und einer Auslassöffnung am Ventilgehäuse schließt. Über einen Thermokopf als Betätigungseinrichtung
S5839P0.DOC — Eretelldatum 21.12.2009 16:24:00
2746/sha/sr/hu/ko
BESTÄTΪGUNGSKOPtE wird das Ventilschließglied angesteuert und in eine Öffnungs- und Schließposition übergeführt.
Die Ansteuerung von solchen thermostatischen Expansionsventilen ist insbesondere auch bei sehr kleinen Massenströmen von Bedeutung, um Systeminstabilitäten zu vermeiden. Bei thermostatischen Expansionsventilen herkömmlicher Art kann der Fall eintreten, dass ein Ventilschließglied, das vom Kältemittel in Schließrichtung umströmt wird, aufgrund der dadurch erzeugten Kraft und des erzeugten Unterdrucks in den Ventilsitz gedrückt wird. Dieser physikalische Effekt kann vor allem bei geringen Leistungsanforderungen zu Systeminstabilitäten führen, da durch das vorzeitige Schließen die sich im Verdampfer befindliche Menge an Kältemittel nicht mehr ausreicht, um ein konstantes Überhitzungssig- nal zu erzeugen. Außerdem führt eine solche abrupte Unterbrechung der Kältemittelzufuhr dazu, dass der Verdampfungsdruck sinkt. Diese Signale einer Kältemittelanlage führen wiederum zum erneuten Öffnen des Ventils, damit das Kältemittel wieder in Richtung Verdampfer fließen kann. Die in Schließrichtung des Ventilschließgliedes wirkende Schließkraft drückt das Ventilschließglied wieder in den Ventilsitz, so dass ein instabiler Betrieb sich einstellen kann.
Um diese Nachteile zu vermeiden, ist bereits bekannt, dass parallel zur Durchgangsbohrung ein Durchgangskanal als Bypassstelle vorgesehen wurde. Dieser parallele Durchgangskanal weist jedoch den Nachteil auf, dass die Gefahr der Verstopfung durch grobe Partikel gegeben ist.
Des Weiteren ist aus der EP 1 857 748 Al ein thermostatisches Expansionsventil bekannt, bei welchem zur Reduzierung der kinetischen Energie und somit zur Geräuschminimierung eine zweistufige Drosselung stattfindet. Dabei ist beispielsweise gemäß Figur 7 eine erste Drosselstelle 25 und dieser nachgeschalten eine zweite Drosselstelle 26 vorgesehen, die gemeinsam mit einem Ventilelement 14 angesteuert werden. Die erste Drosselstelle 25 umfasst ein kegelförmiges Ventilschießglied 35 am Ventilelement 14, welches in einer Schließposition die Durchgangsbohrung 32 vollständig schließt. In dieser Schließposition ist die zweite Drosselstelle 26 nicht geschlossen. Das kegelförmige Drosselglied 51 taucht in
55839pO.doc die konische Durchgangsbohrung 53 ein, welche ein Gewinde umfasst. Die Mantelfläche des Drosselgliedes 51 in der Schließstellung des Ventilelementes 14 liegt nicht am Gewinde 53 an. Beim Öffnen des Ventilelementes 14 wird zunächst die erste Drosselstelle 25 geringfügig durch Abheben des Ventilschließgliedes 35 von dem Ventilsitz der Durchgangsbohrung 32 freigegeben. Anschließend erfolgt eine Nachdrosselung bzw. eine Geräuschminimierung an der zweiten Drosselstelle 26. Dieses Expansionsventil kann auch in umgekehrter Durchströmungsrichtung betrieben, wobei eine analoge Wirkung erzielt werden soll. Somit weist dieses Expansionsventil mit einer ersten Drosselstelle, welche eine Durchgangspassage vollständig schließt und einer zweiten nachgeschalteten Drosselstelle, welche eine Strömungsreduzierung bewirken soll, ebenso die vorgenannten Nachteile auf.
Aus der DE 10 2005 009 831 Al ist zur Lösung dieses Problems bekannt, dass am Ventilsitz eine Grundöffnung beziehungsweise eine Drosselstelle eingearbeitet ist, so dass bei einer geschlossenen Ventilanordnung ein Massenstrom die Ventilanordnung durchströmt. Gleichzeitig kann beim Öffnen der Ventilanordnung beziehungsweise ein Abheben des Ventilschließgliedes von dem Ventilsitz diese Drosselstelle sich selbst reinigen. Die durch Fräsen im Ventilsitz eingebrachte Grundöffnung ermöglicht eine Drosselstelle beziehungsweise Bypassstelle.
Die Anforderungen an die Kältemittelanlagen steigen ständig an. Zur Erzielung eines guten Wirkungsgrades, vor allem beim Einsatz eines inneren Wärmetauschers und bei einer geringen Verdampferleistung, ist eine stabile Regelung eines sehr geringen Kältemittel-Massenstromes, insbesondere unterhalb 40 kg/h, erforderlich, wobei solche geringen Kältemittel-Massenströme beim vorgenannten Stand der Technik nicht wirtschaftlich realisierbar sind.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Drosselstelle für eine Ventilanordnung vorzuschlagen, welche ermöglicht, dass bei einer geschlossenen Ventilanordnung noch ein geringer Massenstrom des Kältemittels von weniger als 40 kg/h durchströmt.
SS839pO.doc Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Bei dieser Ventilanordnung ist vorgesehen, dass in einer Um- fangswand der Durchgangsöffnung eine schraubenförmige Vertiefung ausgebildet fst, welche sich in eine Richtung, insbesondere entgegen der Strömungsrichtung, des Kältemittels bis zum Ventilsitz oder in den Ventilsitz hinein erstreckt und in eine entgegengesetzte Richtung, insbesondere in Strömungsrichtung, zumindest teilweise entlang der Durchgangsöffnung zur Auslassöffnung erstreckt. Durch die Anordnung der schraubenförmigen Vertiefung ist eine exakte Vertiefung herstellbar. Eine Berührstelle des Ventilschließgliedes im Ventilsitz bei einer geschlossenen Ventilanordnung kann durch die schraubenförmige Vertiefung an einer Stelle durchquert werden, wobei durch die Einbringung der schraubenförmigen Vertiefung eine exakte Einstellung des sehr geringen Massenstromes von weniger als 40 kg/h, insbesondere weniger als 20 kg/h, ermöglicht ist. Es kann quasi auch nur ein Ritzen vorgesehen sein, so dass eine Leckagestelle in der Berührstelle zwischen dem Ventilsitz und Ventilschließglied gegeben ist, um einen späteren geringen Massenstrom an Kältemittel durchzuführen. Durch die schraubenförmige Vertiefung wird gleichzeitig ermöglicht, dass das durchfließende Medium mit einem Drall beaufschlagt wird, wodurch eine Geräuschminimierung erzielt werden kann. Gleichzeitig kann beim Öffnen des Ventils durch die Drallwirkung eine weitere Geräuschminimierung ermöglicht sein.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass zumindest ein Anschnitt der schraubenförmigen Vertiefung stromauf der Drosselstelle liegt. Der Anschnitt führt bevorzugt langsam ansteigend in die schraubenförmige Vertiefung über, so dass ein definierter Querschnitt der schraubenförmigen Vertiefung die Berührstelle zwischen dem Ventilschließglied und dem Ventilsitz durchquert.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Anschnitt der schraubenförmigen Vertiefung in einem Winkelbereich zwischen 20° und 90° zur Längsachse der Durchgangsöffnung geneigt angeordnet. Dadurch kann eine Beruhigung des bei einer geschlossenen Ventilanordnung durchströmenden Massenstromes des Kältemittels erzielt werden, da das Kältemittel abweichend von der Längsachse der
S5839pO.doc Durchgangsöffnung hindurch geführt wird. Gleichzeitig wird der eingangs beschriebene Sogeffekt beziehungsweise die Erzeugung des Unterdrucks auf das Ventilschließglied in Schließrichtung verringert.
Des Weiteren ist die schraubenförmige Vertiefung bevorzugt als Gewinde ausgebildet. Dadurch ist eine einfache und kostengünstige Herstellung gegeben. Gleichzeitig weist die Anordnung eines solchen Gewindes den Vorteil auf, dass eine gleichbleibende Steigung über die Länge der in der Durchgangsöffnung eingebrachten schraubenförmigen Vertiefung gegeben ist.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die schraubenförmige Vertiefung ein- oder mehrgängig ausgebildet. In Abhängigkeit des Volumens eines durchzuströmenden Kältemittels in einer Schließposition des Ventilschließgliedes zum Ventilsitz kann sowohl ein eingängiges Gewinde mit einer größeren schraubenförmigen Vertiefung oder ein mehrgängiges Gewinde mit jeweils geringeren schraubenförmigen Vertiefungen vorgesehen sein.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die schraubenförmige Vertiefung ein Schraub- oder ein Trapezgewinde ist. Die Auswahl von einem dieser Gewindetypen ist auch von dem eingesetzten Material eines Gehäuses des Expansionsventils sowie dem Volumen des notwendigen Massenstromes als Leckagestrom abhängig.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass bei einem kugelförmigen Ventilschlϊeßglied und einem kegelförmigen Ventilsitz ein Außendurchmesser der schraubenförmigen Vertiefung DGA größer als ein Durchmesser der Berührstelle Ds vom Ventilschließglied zum Ventilsitz ist und dass ein Kerndurchmesser DGI der schraubenförmigen Vertiefung kleiner oder gleich dem Durchmesser DD der Durchgangsöffnung ausgebildet ist. Diese Anordnung weist den Vorteil auf, dass einerseits beim Einbringen der schraubenförmigen Vertiefung, insbesondere beim Schneiden eines Gewindes, der Anschnitt mit Sicherheit vor der Drosselstelle sitzt und darüber hinaus die Umfangs- wand der Durchgangsöffnung nicht aufgeweitet wird. Vielmehr können
55839pO.doc bei einem dem Durchmesser der Durchgangsbohrung kleineren Kerndurchmesser DGI der schraubenförmigen Vertiefung scheibenförmige Um- fangswandabschnitte mit dem Durchmesser der Durchgangsöffnung bestehen bleiben, wodurch die Expansion des Kältemittels im Hauptbetrieb nicht beeinträchtigt wird.
Bei einem kegelförmigen oder kugelförmigen Ventilschließglied und einem Ventilsitz, der an einem Ende der Durchgangsbohrung vorgesehen und vorzugsweise als umlaufender Rand oder Kante ausgebildet ist, ist ein Außendurchmesser DGA der schraubenförmigen Vertiefung größer als ein Berührdurchmesser Ds vom Ventilschließglied zum Ventilsitz und ein Kerndurchmesser DGi der schraubenförmigen Vertiefung gleich oder kleiner als der Durchmesser DD der Durchgangsbohrung ausgebildet. Die schraubenförmige Vertiefung zur Bildung der Drosselstelle mit einem sehr kleinen Kältemittelmassenstrom ist dadurch auch bei einem kegelförmigen Ventilschließglied möglich.
Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen derselben werden im Folgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Beispiele näher beschrieben und erläutert. Die der Beschreibung und den Zeichnungen zu entnehmenden Merkmale können einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination erfindungsgemäß angewandt werden. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Schnittdarstellung eines Expansionsventils mit einer erfindungsgemäßen Ventilanordnung,
Figur 2 eine schematisch vergrößerte Ansicht der Ventilanordnung gemäß Figur 1,
Figur 3 eine schematisch vergrößerte Schnittansicht einer
Drosselstelle der Ventilanordnung und
S5839pO.doc Figur 4 eine schematisch vergrößerte Detailansicht einer alternativen Ausführungsform einer Drosselstelle zu Figur 3.
In Figur 1 ist beispielhaft ein Expansionsventil 11 dargestellt. Dieses um- fasst ein Gehäuse 12 mit einer ersten Kühlmitteleinlassöffnung 14, einer ersten Kühlmittelauslassöffnung 16 und einem die erste Kühlmitteleinlassöffnung 14 und die erste Kühlmittelauslassöffnung 16 verbindenden Kühlmittelkanal 17. In dem Gehäuse 12 ist des Weiteren eine zweite Kühlmitteleinlassöffnung 18 und eine zweite Kühlmittelauslassöffnung 19 vorgesehen, die durch einen zweiten Kühlmittelkanal 21 miteinander verbunden sind. An die erste Kühlmitteleinlassöffnung 14 ist die Austrittsseite eines Verflüssigers 22 angeschlossen, dessen Eintrittsseite mit der Austrittsseite eines Kompressors 23 verbunden ist. Die Eintrittsseite des Kompressors 23 steht mit einer Austrittsseite eines Verdampfers 24 in Verbindung.
Das Gehäuse 12 des Expansionsventils 11 weist einen Gehäuseabschnitt 26 auf, der sich in das Gehäuseinnere und in einen Teil des Kältemittelkanals 17 erstreckt. In den Gehäuseabschnitt 26 ist eine Reguliervorrichtung 27 einsetzbar. Gemäß dem Ausführungsbeispiel ist die Reguliervorrichtung 27 zur Verringerung des Bauraumes vorteilhafterweise vollständig in dem Gehäuse 12 integriert. Die Reguliervorrichtung 27 kann zusätzlich durch eine Wegerzeugungsein- richtung und ein Abschaltventil betätigbar sein.
Die Reguliervorrichtung 27 umfasst beispielsweise eine Regulierschraube 31, welche bevorzugt über ein Gewinde an dem Gehäuseabschnitt 26 angreift. In einem Regulierraum 33 ist eine Ventilanordnung 36 vorgesehen, welche einen am Gehäuse 12 angeordneten Ventilsitz 37 umfasst. In dem Ventilsitz 37 ist in einer Schließposition 38, wie dargestellt, ein Ventilschließglied 39 positioniert. Das Ventilschließglied 39 ist als Kugelventil ausgebildet. Das Ventilschließglied 39 umfasst unter anderem ein Dämpfungselement 41, welches in einem Bohrungsabschnitt 40 angreifende Dämpfungslaschen 43 aufweist und mit einer in dem Bohrungsabschnitt 40 angeordneten Regulierfeder 42 in Verbindung steht.
55839pO.doc Das Ventilschließglied 39 schließt in der Schließposition 38 eine Durchtrittsöffnung 44, welche zwischen der ersten Kühlmitteleinlassöffnung 14 und der ersten Kühlmittelauslassöffnung 16 vorgesehen ist.
In Figur 2 ist die Ventilanordnung 36 schematisch vergrößert dargestellt. Die Ausgestaltung einer Drosselstelle 51, welche einen vorbestimmten Massenstrom in einer Schließposition des Ventilschließgliedes 39 zum Ventilsitz 37 ermöglicht, ist durch eine schraubenförmige Vertiefung 53 vorgesehen, welche in die Durchgangsöffnung 44 eingebracht ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel erstreckt sich vorteilhafterweise die schrau- benförmige Vertiefung 53 vom Ventilsitz 37 vollständig über die Länge der Durchgangsöffnung 44 bis zur Kältemittelauslassöffnung 16. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die schraubenförmige Vertiefung 53 auch nur einen Gewindegang oder zwei Gewindegänge umfasst, welche vom Ventilsitz 36 bis in die Durchgangsbohrung 44 hineinreichen. Die schraubenförmige Vertiefung 53 umfasst eine Vertiefung oder Nut, die einen schrauben- oder schraubenlinienförmigen Verlauf aufweist.
In Figur 3 ist eine weitere vergrößerte Ansicht der Ventilanordnung 36 gemäß Figur 2 dargestellt. Das Ventilschließglied 39, welches beispielsweise als Kugel beziehungsweise kugelförmig ausgebildet ist, wird durch die Regulierfeder 42 in einer Schließposition 38 gehalten. Ein an das Ventilschließglied 39 angreifender Übertragungsstift 47 liegt lediglich an dem Ventilschließglied 39 an. Somit ist die Durchgangsöffnung 44 durch das im Ventilsitz 37 angeordnete Ventilschließglied 39 geschlossen mit Ausnahme der Drosselstelle 51. Dabei kann vorgesehen sein, dass der Berührdurchmesser Ds dem Durchmesser D0 der Durchgangsöffnung 44 entspricht oder größer ausgebildet ist. Diese Drosselstelle 51 ist durch eine schraubenförmige Vertiefung 53 in der Durchgangsöffnung 44 ausgebildet, wobei vorzugsweise ein nicht näher dargestellter Anschnitt der schraubenförmigen Vertiefung 53 stromauf der Drosselstelle 51 liegt.
Die schraubenförmige Vertiefung 53 ist dabei bevorzugt derart vorgesehen, dass ein Nenndurchmesser DGi gleich dem Durchmesser DD der Durchgangsöffnung 44 und ein Außendurchmesser DGA der schraubenförmigen Vertiefung 53 größer als ein Umfang beziehungsweise ein
5S839pO.doc Berührdurchmesser D5 des Ventilschließgliedes 39 im Ventilsitz 37 ist. Dadurch kann beispielsweise ein Kältemittel an der Drosselstelle 51 in die schraubenförmige Vertiefung 53 eintreten und gelangt über die schraubenförmige Vertiefung 53 in die Durchgangsöffnung 44, da die schraubenförmige Vertiefung 53 die linienförmige Anlage des Ventilschließgliedes 39 im Ventilsitz 37 durchbricht.
Bei der Ausführungsform gemäß Figur 3 entspricht der Durchmesser DD der Durchgangsöffnung 44 dem Nenndurchmesser DGi der schraubenförmigen Vertiefung 53. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass der Nenndurchmesser DGI der schraubenförmigen Vertiefung 53 kleiner als der Durchmesser DD der Durchgangsöffnung 44 ausgebildet ist, so dass geradlinige Flankenabschnitte in der Durchgangsöffnung 44 verbleiben, so dass beim Normalbetrieb des Expansionsventils keine nachteilige Beeinflussung entsteht.
Für die Auslegung der Drosselstelle 51, welche für einen Kältemittelmassenstrom von weniger als 40 kg/h, insbesondere weniger als 20 kg/h, vorgesehen ist, gilt die Beziehung: DD < D5 < DGA.
Die einander zugeordneten Flankenwinkel der schraubenförmigen Vertiefung sowie das Verhältnis zwischen Nenndurchmesser DGi und Außendurchmesser DGA wird an die Drosselung der Drosselstelle 51 angepasst.
In Figur 4 ist eine alternative Ausführungsform zu Figur 3 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform ist das Ventilschließglied 39 kegelförmig ausgebildet. Der Ventilsitz 37 wird durch das eine Ende der Durchgangsöffnung 44 ausgebildet. Bei dieser Ausführungsform entspricht der Berührdurchmesser Ds dem Durchmesser DD der Durchgangsöffnung 44. Alternativ kann der Berührdurchmesser Ds auch größer als der Durchmesser DD der Durchgangsöffnung 44 ausgebildet sein. Bei der Auslegung der schraubenförmigen Vertiefung 53 in der Ausführungsform gemäß Figur 4 gilt, dass der Außendurchmesser DGA größer als der Durchmesser DD der Durchgangsöffπung 44 auszubilden ist. Der Kerndurchmesser DGI ist gleich groß oder kleiner als der Durchmesser DD der Durchgangsöffnung 44 vorzusehen.
S5839p0.doc Anstelle eines kegelförmigen Ventilschließgliedes 39 kann bei der Ventilanordnung 36 gemäß Figur 4 auch ein kugelförmiges Ventilschließglied 39 eingesetzt werden.
Die Einbringung der schraubenförmigen Vertiefung 53 erfolgt bevorzugt in Schließrichtung des Ventilschließgliedes 39, so dass eine exakte Ausgestaltung der Drosselstelle 51 ermöglicht ist.
5S839pO doc

Claims

Ansprüche
1. Ventilanordnung, insbesondere für ein Expansionsventil, welches in einer mit Kältemittel betriebenen Fahrzeugklimaanlage vorgesehen ist, mit einem Ventilsitz (37) und einem Ventilschließglied (39), welches eine vom Ventilsitz (37) umgebene Durchgangsöffnung (44) zwischen einer Einlassöffnung (14) und einer Auslassöffnung (16) schließt, wobei der Ventilsitz (37) zumindest eine Drosselstelle (51) aufweist, durch welche ein vorbestimmter Massenstrom in einer Schließposition (38) des Ventilschließgliedes (39) zum Ventilsitz (37) von der Einlassöffnung (14) zur Auslassöffnung (16) gelangt, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselstelle (51) durch eine zumindest abschnittsweise in einer Umfangswand der Durchgangsöffnung (44) vorgesehene schraubenförmige Vertiefung (53) ausgebildet ist, welche sich in eine Richtung bis zum Ventilsitz (37) oder in den Ventilsitz hinein und in entgegengesetzter Richtung zumindest teilweise entlang der Durchgangsöffnung (44) erstreckt.
2. Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Anschnitt der schraubenförmigen Vertiefung (53) stromauf der Drosselstelle (51) liegt.
3. Ventilanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschnitt in einem Winkel zwischen 20° und 90° zur Längsachse der Durchgangsöffnung (44) ausgerichtet ist.
4. Ventilanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die schraubenförmige Vertiefung (43) als Gewinde ausgebildet ist.
5. Ventilanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine ein- oder mehrgängige schraubenförmige Vertiefung (53) vorgesehen ist.
55839pO.doc
6. Ventilanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die schraubenförmige Vertiefung (53) als Schraubgewinde, Feingewinde oder Trapezgewinde ausgebildet ist.
7. Ventilanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem kugelförmigen Ventilschließglied (39) und einem kegelförmigen Ventilsitz (37) ein Außendurchmesser DGA der schraubenförmigen Vertiefung (53) größer als ein Berührdurchmesser Ds von dem am Ventilsitz (37) anliegenden Ventilschließglied (39) ist und dass ein Kerndurchmesser DGi der schraubenförmigen Vertiefung (53) kleiner oder gleich des Durchmessers DD der Durchgangsöffnung (44) ausgebildet ist.
8. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem kegelförmigen oder kugelförmigen Ventilschließglied (39) und einem Ventilsitz (37), der an einem Ende der Durchgangsöffnung (44) vorgesehen und vorzugsweise als umlaufende Kante ausgebildet ist, ein Außendurchmesser DGA der schraubenförmigen Vertiefung (53) größer als der Berührdurchmesser Ds des Ventilschließgliedes (39) beziehungsweise des Durchmessers D0 der Durchgangsöffnung (44) und der Kerndurchmesser DGI der schraubenförmigen Vertiefung (53) gleich oder kleiner als der Durchmesser D0 der Durchgangsöffnung (44) ist.
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