WO2013041390A1

WO2013041390A1 - Expansionsventil

Info

Publication number: WO2013041390A1
Application number: PCT/EP2012/067484
Authority: WO
Inventors: Jean-Jacques Robin; Albrecht Waldenburg; Frank Vetter
Original assignee: Otto Egelhof Gmbh & Co. Kg
Priority date: 2011-09-19
Filing date: 2012-09-07
Publication date: 2013-03-28
Also published as: DE112012003893A5; DE202011051346U1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Expansionsventil für Kälteanlagen, insbesondere Fahrzeugklimaanlagen, mit einem Gehäuse (12), mit einer ersten Kühlmitteleinlassöffnung (14) und einer ersten Kühlmittelauslassöffnung (16), die mit einem ersten Kühlmittelkanal (17) verbunden sind, der eine Durchflussöffnung (42) umfasst, die mit einem Regulierraum (39) in Verbindung steht, mit einer in dem Regulierraum (39) angeordneten Reguliervorrichtung (25), die eine Regulierschraube (27) umfasst, welche ein Ventil (35), das zumindest ein Regulierelement (33) und ein Ventilschliessglied (39) umfasst, aufnimmt, wobei das Ventilschliessglied (39) einen an der Durchflussöffnung (42) angeordneten Ventilsitz (41) öffnet und schließt, mit einer thermischen Betätigungseinrichtung (45), welche mittels eines Übertragungsstiftes (46) die Reguliervorrichtung (25) betätigt, und mit einer zweiten Kühlmitteleinlassöffnung (18) und einer zweiten Kühlmittelauslassöffnung (19), die mit einem zweiten Kühlmittelkanal (21) verbunden sind, wobei eine auf das Regulierelement (33) wirkende Vorspanneinrichtung (56) vorgesehen ist, durch welche zumindest zwei voneinander abweichende Voreinstellpositionen (53, 54) mit jeweils vordefinierten Vorspannkräften für einen Öffnungs- und Schliesszeitpunkt des Ventilschliessgliedes (38) durch eine vorgegebene Einstellbewegung einstellbar sind.

Description

Expansionsventil

Die Erfindung betrifft ein Expansionsventil für Kälteanlagen, insbesondere Fahrzeugklimaanlagen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE 10 2009 060 017 A1 ist beispielsweise ein gattungsgemäßes Expansionsventil bekannt, welches ein Gehäuse mit einer ersten Eintrittsöffnung und einer ersten Austrittsöffnung für ein Kühlmittel aufweist, die durch einen ersten Kühlmittelkanal miteinander verbunden sind. Der Kühlmittelkanal umfasst einen Durchflussquerschnitt in vorbestimmter Größe, der mit einem Regulierraum in Verbindung steht. In dem Regulierraum ist eine Reguliervorrichtung vorgesehen, die eine Regulierschraube umfasst, welche ein Regulierelement und ein Ventilschließglied aufnimmt, wobei Letzteres an einem an der Durchflussöffnung angeordneten Ventilsitz anliegt und diesen öffnet und schließt. Zum Öffnen und Schließen der Durchflussöffnung ist eine thermische Betätigungseinrichtung, insbesondere ein Thermokopf, vorgesehen, der mittels eines Übertragungsstiftes die Reguliervorrichtung betätigt. Ergänzend ist in dem Gehäuse eine zweite Einlassöffnung und zweite Auslassöffnung vorgesehen, die mit einem Kühlmittelkanal verbunden sind. Die erste Auslassöffnung und die zweite Einlassöffnung des Gehäuses sind verdampferseitig vorgesehen. Die erste Eintrittsöffnung und die zweite Austrittsöffnung sind im Fahrzeug motorseitig vorgesehen.

Solche Expansionsventile werden in Klimaanlagen, insbesondere Fahrzeugklimaanlagen, eingesetzt. Vor der Auslieferung solcher Expansionsventile an das Herstellungswerk zum anschließenden Einbau in Klimaanlagen wird das Expansionsventil mit der thermischen Betätigungseinrichtung voreingestellt, das heißt, dass ein auf das zum Einsatz kommende Kühlmittel angepasstes Setting eingestellt wird. Aufgrund einer solchen Voreinstellung beziehungsweise eines Settings kann die Ventilöffnungskennlinie in Abhängigkeit der vom Thermokopf erfassten Kältemittelüberhitzung am Austritt des Verdampfers exakt eingestellt werden.

Derzeit wird als gängiges Kühlmittel R134a eingesetzt. Die Expansionsventile werden mit ihrem Setting auf dieses Kühlmittel abgestimmt. Aufgrund erhöhter Anforderungen an die Umweltverträglichkeit der Kühlmittel ist ein neues Kühlmittel R1234yf entwickelt worden, welches ebenfalls zum Betrieb von Kältemitteln eingesetzt werden soll. Im Vergleich zu R134a weist R1234yf ein deutlich geringeres Treibhauspotential (GWP-Wert) auf.

Die Expansionsventile für die Kältemittel R134a und R1234yf können vom Aufbau grundsätzlich identisch sein, bedürfen in der Regel jedoch jeweils ein auf das eingesetzte Kältemittel abgestimmtes Setting.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Expansionsventil vorzuschlagen, welches eine einfache Anpassung des Settings, insbesondere vor dem Einbau in eine Klimaanlage, auf das jeweilig verwendete Kühlmedium in der Klimaanlage ermöglicht und sich somit die Bereitstellung zweier Expansionsventile für die Kältemittel R134a und R1234yf erübrigt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Expansionsventil gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den weiteren Ansprüchen angegeben.

Das erfindungsgemäße Expansionsventil weist eine auf das Regulierven-til unmittelbar oder mittelbar wirkende Vorspanneinrichtung auf, durch welches zumindest zwei voneinander abweichende Voreinstellpostionen mit jeweils vordefinierten Vorspannkräften einstellbar sind. Dabei ist vorgesehen, dass das Expansionsventil eine erste Voreinstellung aufweist – beispielsweise auf das Kühlmittel R134a - und durch eine Betätigung der Vorspanneinrichtung in einfacher Weise zumindest auf die zweite Position der Voreinstellung einstellbar ist, so dass die für die zweite Voreinstellung vorbestimmte Vorspannkraft des Regulierele-mentes einstellbar ist und das Setting für ein weiteres Kühlmittel, wie beispielsweise R1234yf, einstellbar ist. Dadurch kann unmittelbar vor Einbau des Expansionsventils eine einfache Anpassung des Settings auf das zu verwendende Kühlmittel erfolgen. Gleichzeitig wird dadurch der logistische Aufwand verringert, da nur ein Typ Expansionsventil auszuliefern ist und unmittelbar vor der Montage oder dem Einbau in die Klimaanlage oder in das Fahrzeug die entsprechende Voreinstellung durch den Werker vorgenommen wird.

Gemäß einer ersten Ausführungsform ist die Vorspanneinrichtung durch die Regulierschraube ausgebildet und wirkt somit unmittelbar auf das Regulierelement. Dadurch kann die Vorspanneinrichtung in der Reguliervorrichtung integriert sein bzw. die Regulierschraube gleichzeitig die Vorspanneinrichtung bilden.

Vorzugsweise sind an einer Stirnseite des Gehäuses und an einer Stirnseite der Regulierschraube Markierungen für die wenigstens zwei Voreinstellpositionen angebracht. Dadurch können zumindest zwei unterschiedliche Positionen der Regulierschraube markiert und bei der Veränderung der ersten Voreinstellung in die zweite Voreinstellung eine visuelle Überwachung ermöglicht werden. Beispielsweise kann durch eine Drehung der Regulierschraube das Setting geändert werden, so dass das Expansionsventil keiner zusätzlichen Bauteilkomponenten bedarf, um zumindest zwei unterschiedliche Settings zu ermöglichen. Hierbei können farbige Markierungen, Aufkleber oder Einkerbungen vorgesehen sein, die bei der entsprechenden Positionierung zueinander die erste oder zweite Voreinstellung zeigen und gleichzeitig die Vorspannkraft des Regulierelementes verändern.

Bevorzugt wird die Verstellung des Settings mittels eines Werkzeugs manuell oder mittels einer dafür ausgebildeten Einstellvorrichtung maschinell oder automatisch durchgeführt. Insbesondere ist ein vordefinierter Verdrehwinkel vorgesehen. Dieser kann durch einen mechanischen Anschlag sowohl bei einer manuellen als auch bei einer maschinellen Verdrehung begrenzt werden. Des Weiteren kann bei einer maschinellen Verdrehung der Verdrehwinkel durch einen Sensor, wie beispielsweise einem Inkrementalgeber oder einem Winkel-Encoder, überwacht und definiert angesteuert werden.

Des Weiteren ist gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform zumindest zwischen der Regulierschraube und dem Regulierelement eine Drehentkopplungseinrichtung vorgesehen. Dadurch werden bei der Überführung der Regulierschraube von der ersten in die weitere Voreinstellposition keine Drehmomente auf das Regulierelement übertragen, so dass eine zusätzliche Krafteinwirkung und Veränderung der Kennlinie des Regulierelementes ausbleibt.

Nach einer weiteren alternativen Ausgestaltung der Erfindung weist das Expansionsventil zusätzlich zur Regulierschraube eine auf das Regulierelement wirkende Vorspanneinrichtung auf, durch welche zumindest zwei voneinander abweichende Voreinstellpositionen und definierte Vorspannkräfte des Regulierelementes einstellbar sind. Diese Vorspanneinrichtung wirkt mittelbar über den Übertragungsstift auf das Regulierelement. Bei dieser Ausführungsform entspricht die Regulier-schraube in der Anordnung und Funktion einer allgemein bekannten Regulierschraube als Teil der Reguliervorrichtung und die Voreinstelleinrichtung ist zusätzlich im Expansionsventil angeordnet. Diese alternative Ausführungsform ermöglicht in Abhängigkeit der Baugröße eines Expansionsventils verschiedene Einbaumöglichkeiten und weist somit eine hohe Flexibilität in der Aufbringung einer zusätzlichen Vorspannkraft auf.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Vorspanneinrichtung sieht vor, dass diese an dem Übertragungsstift angreift. Dies ermöglicht eine einfache Anbringung und konstruktive Ausgestaltung. Beispielsweise kann die Vorspanneinrichtung im zweiten Kühlmittelkanal oder in einer Vertiefung im Gehäuse, welche beispielsweise an den zweiten Kühlmittelkanal angrenzt, angeordnet sein. Des Weiteren kann die Vorspanneinrichtung auch in einem Bereich zwischen einer Drosselstelle und einer zum Verdampfer führenden Kühlmittelauslassöffnung angeordnet sein. Die Vorspanneinrichtung kann auch am Übertragungsstift in einem Bereich im Gehäuse zwischen der Kühlmittelauslassseite vor dem Verdampfer und dem zweiten Kühlmittelkanal angreifen.

Eine alternative Ausführungsform zur Positionierung der Vorspanneinrichtung sieht vor, dass diese am Druckkopf der Betätigungseinrichtung angreift. Auch hier wirkt die Vorspanneinrichtung mittelbar. Dadurch kann wiederum eine Anordnung der Vorspanneinrichtung im zweiten Kühlmittelkanal vorgesehen sein und eine einfache Anbringung ermöglicht werden.

Eine weitere alternative Ausführungsform der Vorspanneinrichtung sieht vor, dass diese an dem Ventil im Regulierraum angreift. Das Ventil umfasst zumindest das Regulierelement, das Ventilschließglied und bevorzugt eine Dämpfungshülse, welche das Ventilschließglied aufnimmt und an einem Ende des Regulierelementes angreift beziehungsweise dieses übergreift. Zusätzlich kann die Dämpfungshülse noch mit Dämpfungslaschen im Regulierraum geführt werden. In dieser Ausgestaltung kann die Vorspanneinrichtung hochdruckseitig vorgesehen sein.

Des Weiteren weist die Vorspanneinrichtung bevorzugt wenigstens ein Vorspannelement auf, welches dieselbe Wirkrichtung wie das Regulierelement hat. Dies ermöglicht einfache konstruktive Maßnahmen, bei denen das Vorspannelement, welches bevorzugt als Federelement ausgebildet ist, in gleicher Richtung wie das Regulierelement wirkt. Alternativ hierzu kann das Vorspannelement auch in entgegengesetzter Richtung wirken.

Des Weiteren weist eine im Übertragungsstift angreifende Vorspannvorrichtung zumindest ein Vorspannelement und ein Einstellglied auf, welche über ein Sicherungselement zum Übertragungsstift positioniert und in zumindest zwei Voreinstellpositionen zum Einstellen der wenigstens zwei Vorspannkräfte verstellbar sind. Diese Anordnung ermöglicht eine einfache und konstruktive Ausgestaltung der Vorspanneinrichtung. Eine solche Vorspanneinrichtung kann durch lediglich zwei bis drei zusätzliche Bauteile ausgebildet werden, die in einfacher Weise in dem Kühlmittelkanal einzubauen sind.

Gemäß einer ersten Ausführungsform dieser Vorspanneinrichtung ist das Einstellglied - insbesondere zur Längsachse des Übertragungsstiftes -verdrehbar. Durch eine Drehung um einen vordefinierten Winkel, welcher der gewünschten Settingsänderung entspricht, kann die Vorspannkraft veränderbar sein und die Voreinstellung für das weitere Kältemittel erfolgen.

Alternativ kann das Einstellglied aus einem Rastpin oder Halteclip bestehen, der an einer am Übertragungsstift vorgesehenen Position eine erste Vorspannkraft und nach dem Entfernen vom Übertragungsstift eine zweite Vorspannkraft einstellt. Diese Ausführungsform weist den Vorteil auf, dass eine nachträgliche Veränderung der voreingestellten Vorspannkraft nicht mehr möglich ist. Ebenso ist eine einfache Handhabung und darüber hinaus eine Sichtkontrolle vor dem Zusammenbau der Klimaanlage ermöglicht.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Vorspanneinrichtung sieht vor, dass das Vorspannelement den Übertragungsstift umgibt und mit einem Ende am Gehäuse des Expansionsventils, insbesondere im Kühlmittelkanal, anliegt und mit dem gegenüberliegenden Ende an dem Einstellglied oder Sicherungsglied angreift.

Eine alternative Ausgestaltung der Vorspanneinrichtung sieht vor, dass diese eine elektromagnetische Vorrichtung umfasst, die auf den Übertragungsstift wirkt und wenigstens eine weitere Vorspannposition einstellbar ist. Dadurch kann ermöglicht werden, dass das Expansionsventil in einem ersten Setting oder Voreinstellung bereitgestellt wird und die elektrische Kontaktierung und Ansteuerung über die elektromagnetische Vorrichtung dann die zweite oder weitere Vorspannposition in Abhängigkeit der Bestromung einstellbar ist.

Diese alternative Ausführungsform der Vorspanneinrichtung zur Positionierung im Regulierraum umfasst bevorzugt eine Hubplatte, welche zwischen der Regulierschraube und dem Regulierelement angeordnet sowie mit einem in der Regulierschraube vorgesehenen und von außen bedienbaren Einstellglied verstellbar ist. Dadurch kann beispielsweise durch eine Druckbetätigung oder Drehbetätigung eine Veränderung der Lage der Druckplatte zum Boden der Regulierschraube ermöglicht werden, wodurch die Vorspannkraft des Regulierelementes verändert wird, so dass mindestens zwei Vorspannpositionen einstellbar sind. Gleichzeitig kann aufgrund des von außen bedienbaren Einstellgliedes eine optische Kenntlichmachung erfolgen, um zu prüfen, welche Vorstellposition eingestellt ist.

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 Expansionsventil in einer schematisch dargestellten Klimaanlage,

Figur 2 eine schematische Ansicht von unten auf eine Stirnseite des Gehäuses des Expansionsventils gemäß Figur 1,

Figur 3 eine schematische Schnittdarstellung einer ersten alternativen Ausführungsform eines Expansionsventils zu Figur 1,

Figur 4 eine schematische Schnittstellung einer weiteren alternativen Ausführungsform des Expansionsventils zu Figur 1 und

Figur 5 eine schematische Schnittstellung einer weiteren alternativen Ausführungsform des Expansionsventils zu Figur 1.

In Figur 1 ist eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Expansionsventils 11 dargestellt. Dieses Expansionsventil 11 umfasst ein Gehäuse 12 mit einer ersten Kühlmitteleinlassöffnung 14, einer ersten Kühlmittelauslassöffnung 16 und einem die ersten 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 Kondensators 22 angeschlossen, dessen Eintrittseite mit der Austrittseite eines Kompressors 23 verbunden ist. Die Eintrittseite des Kompressors 23 steht mit einer Austrittseite 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 dem Gehäuseabschnitt 26 ist ein Regulierraum 39 ausgebildet, an welchem eine Reguliervorrichtung 25 einsetzbar ist. Diese Reguliervorrichtung 26 umfasst zumindest eine Regulierschraube 27, ein Regulierelement 33 und ein Ventilschließglied 38. Die Regulierschraube 27 ist beispielsweise über ein Gewinde in dem Gehäuseabschnitt 26 befestigt und weist bevorzugt zumindest ein Dichtelement 28 auf, um den Regulierraum 39 gegenüber der Umgebung abzudichten. Die Regulierschraube 27 ist als hohlzylindrischer Körper ausgebildet und weist an einem Ende einen Aufnahmeabschnitt 32 zur Anordnung eines Ventils 35, insbesondere Kugelventils, auf. Das Ventil 35 umfasst zumindest ein Regulierelement 33, ein Ventilschließglied 38 und bevorzugt eine Dämpfungshülse 36, an welcher Dämpfungslaschen 37 vorgesehen sein können. Die Regulierschraube 37 nimmt das Regulierelement 33 auf, welches bevorzugt als Federelement ausgebildet ist. Das Regulierelement 33 stützt sich einerseits am Boden 34 der Regulierschraube 27 ab und liegt gegenüberliegend an der Dämpfungshülse 36 an, welche das Ventilschließglied 38 aufnimmt. Die Dämpfungshülse 36 ist axial verschiebbar in dem Aufnahmeabschnitt 32 der Regulierschraube 27, insbesondere durch federartige Dämpfungslaschen 37, geführt. Das Ventilschließglied 38 liegt in einem Ventilsitz 41 an einer Durchflussöffnung 42 an, welche einen Teil des ersten Kühlmittelkanals 17 bildet.

Zum Betätigen des Ventilschließgliedes 38, das heißt zum Öffnen der Durchflussöffnung 42, ist eine thermische Betätigungseinrichtung 45 vorgesehen, welche einen Übertragungsstift 46 antreibt, dessen freien Enden an dem Ventilschließglied 38 anliegen. Die thermische Betätigungseinrichtung 45 ist als sogenannter Thermokopf ausgebildet, der eine Kammer 49 umfasst, die durch eine Membran 48 geschlossen ist. In der Kammer 49 ist eine Steuerfüllung eingebracht, welche in Abhängigkeit der Sauggastemperatur beziehungsweise des Druckes des Kältemittels, welches vom Verdampfer 24 zum Kompressor 27 geführt wird, eine entsprechende Volumenänderung bewirkt, so dass die Membran 48 über einen Druckkopf 50 auf den Übertragungsstift 46 wirkt und das Ventilschließglied 48 gegenüber dem Ventilsitz 41 aus einer Schließposition in eine Öffnungsposition übergeführt wird. Somit wird das hochdruckseitige Kühlmittel, welches als 100 % Flüssigkeit vom Kondensator 22 kommt, über die erste Kühlmitteleinlassöffnung 14 dem Regulierraum 39 zugeführt, am Ventilsitz 42 beziehungsweise der Drosselstelle expandiert und durchströmt die Durchgangsöffnung 42, so dass ein 2-Phasen-Gemisch über die erste Kühlmittelauslassöffnung 16 niederdruckseitig zum Verdampfer 24 geführt wird.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Betätigungseinrichtung 45 der Regulierschraube 27 gegenüberliegend am Gehäuse 12 befestigt ist und der Übertragungsstift 46 das Gehäuse 12 durchquert, das heißt, dass dieser Übertragungsstift 46 mit einem Abschnitt den zweiten Kühlmittelkanal 21 durchquert als auch die zweite Kühlmittelauslassöffnung 19 und innerhalb der Durchgangsöffnung 42 angeordnet ist, um auf das Ventilschließglied 38 einzuwirken.

Solche Expansionsventile 11 dienen zur Ansteuerung einer Klimaanlage und regeln eine optimale Verdampferfüllung, das heißt, dass das Expansionsventil 11 die Kältemittelüberhitzung am Auslass des Verdampfers 24 in einem engen Bereich regelt. Hierzu ist es erforderlich, den Arbeitsbereich, insbesondere den Öffnungsbeginn an der Drosselstelle, bei welchem das Ventilschließglied 38 vom Ventilsitz 41 abgehoben wird, exakt einzustellen. Zur Erzielung einer benötigten Drosselöffnung zwischen dem Ventilschließglied 38 und dem Ventilsitz 41 ist ein entsprechender Hub erforderlich, der durch die Betätigungseinrichtung 45 erzeugt wird. Hierfür ist in den Kammern 49 ein Steuermedium eingebracht, dessen Druck abhängig von der Sauggastemperatur des Kältemittels ist, welches den zweiten Kühlmittelkanal 21 durchströmt. Dieser Steuermediumdruck wirkt auf der Membranoberseite der Membran 48, während der Betriebskältemitteldruck auf der Membranseite anliegt. Beide Drücke wirken einander entgegen auf eine gleich große Fläche der Membran 48. Daraus resultiert eine Kraft in Öffnungsrichtung, welche das Ventilschließglied 38 entgegen der Rückstellkraft des Vorspannelementes 33 verschiebt. Jede statische Ventilöffnung ist demnach ein Gleichgewichtszustand zwischen diesen Kräften im Expansionsventil 11, welches durch das Vorspannelement 33 eingestellt beziehungsweise verschoben werden kann. Hierzu wird die Regulierschraube 27 in einer vorbestimmten Position zum Gehäuseabschnitt 26 in den Regulierraum 39 eingeschraubt, so dass eine erste Voreinstellung beziehungsweise ein erstes Setting erfolgt. Dieses Setting kann beispielsweise für das Kühlmittel R134a vorgesehen sein.

In Figur 2 ist eine erste Ausführungsform zur Einstellung von zwei Settings dargestellt. Dabei sind auf der Stirnseite 62 des Gehäuses 12 zwei Markierungen 51, 52 angebracht, welche zur Kennzeichnung der ersten Voreinstellposition 53 und weiteren Voreinstellpositionen 54 vorgesehen sind. Analog hierzu ist auf der Stirnseite 61 der Regulierschraube 57 eine Markierung 51, 52 eingebracht. Sofern die beiden Markierungen 51 auf dem Gehäuse 12 und der Regulierschraube 57 einander gegenüberliegend oder einander zugeordnet sind, ist das Setting für die erste Voreinstellposition 53 eingestellt. Die beiden Markierungen 52 auf der Stirnfläche 62 des Gehäuses 12 und der Stirnfläche 61 der Regulierschraube 52 sind nicht einander gegenüberliegend oder einander zugeordnet. Zum Einstellen der zweiten Voreinstellung werden die Markierungen 52 einander zugeordnet oder in einer Flucht positioniert, beispielsweise durch Verdrehung der Regulierschraube 27.

Durch solche Markierungen 51, 52 kann eine einfache optische Erkennung für das eingestellte Setting gegeben sein. Anstelle von Strichen für die Markierungen 51, 52, wie dies im Ausführungsbeispiel dargestellt ist, können auch weitere Symbole, Geometrien oder Kennzeichen vorgesehen sein. Zusätzlich oder alternativ können auch farbige Markierungen ausgebildet werden, so dass die Markierungen 51 auf der Stirnseite 62 des Gehäuses 12 und der Stirnseite 61 der Regulierschraube 27 dieselbe Farbe aufweisen und abweichend in der Farbe zu den Markierungen 52 dargestellt sind.

Diese Veränderung in der Einstellung des Settings kann manuell durch den Werker oder durch eine Einstellvorrichtung erfolgen. Alternativ kann die Veränderung des Settings von der ersten Voreinstellposition 53 in die zweite Voreinstellposition 54 automatisch durch eine Einstellvorrichtung erfolgen, welche die Position der Regulierschraube 27 zum Gehäuse 12 erkennt und eine vordefinierte Verdrehung der Regulierschraube 27 vornimmt. In diesem Fall können zusätzliche Markierungen entbehrlich sein.

Zur Veränderung dieses voreingestellten Settings auf ein zweites Setting ist gemäß dieser ersten Ausführungsform in Figur 1 eine Vorspanneinrichtung 56 in die Regulierschraube 37 integriert, das heißt, dass keine zusätzlichen Bauteile vorgesehen sind, sondern die Regulierschraube 27 relativ zum Gehäuseabschnitt 26 weiter eingedreht wird, um die Vorspannkraft der ersten Voreinstellposition 53 des Regulierelementes 33 in eine weitere Voreinstellposition 54 zu verändern. Dafür können an einer Stirnseite 61 der Regulierschraube 27 und benachbart an der Stirnseite 62 des Gehäuses 12 optische Markierungen 51 vorgesehen sein, die dem Benutzer zu erkennen geben, dass das erste oder zweite Setting eingestellt ist. Durch eine einfache Schraubbewegung beziehungsweise Winkelverdrehung der Regulierschraube 27 kann eine Veränderung des Settings erfolgen. Diese Schraubbewegung kann beispielsweise manuell durch den Werker erfolgen. Ebenso kann eine spezielle Einstellvorrichtung vorgesehen sein, auf welcher das Expansionsventil 11 aufgesetzt wird oder umgekehrt, dass die Vorrichtung auf das Expansionsventil aufgesetzt wird, um eine maschinelle Einstellung durchzuführen. Gleichzeitig kann nach erfolgter Durchführung der maschinellen Einstellung durch die Einstellvorrichtung auch eine Kennzeichnung eingebracht werden, dass die Einstellung auf das zweite beziehungsweise weitere Setting erfolgt ist oder eine Sicherung vorgesehen werden, dass das Setting nicht mehr verändert wird.

In Figur 3 ist eine alternative Ausführungsform zu Figur 1 dargestellt. Diese Ausführungsform weicht von Figur 1 dahingehend ab, dass die Reguliervorrichtung 25 abweichend zur Figur 1 ausgebildet ist. Die Regulierschraube 27 ist im Verhältnis zu der in Figur 1 kürzer ausgebildet, wodurch die Dämpfungshülse 36 mit den daran angeordneten Dämmungslaschen 37 unmittelbar am Gehäuseabschnitt 26 des Regulierraums 39 angreifen, das heißt, dass die Dämpfungshülse 36 im Regulierraum auf und ab bewegbar geführt ist.

Des Weiteren ist abweichend zu Figur 1 vorgesehen, dass zwischen dem Regulierelement 33 und dem Boden 34 der Regulierschraube 27 eine Drehentkopplungseinrichtung 71 vorgesehen ist. Diese Drehentkopplungseinrichtung 71 ermöglicht, dass bei der Veränderung von beispielsweise der ersten Voreinstellposition 53 eine zweite Voreinstellposition 54 über eine Drehbewegung der Regulierschraube 27 erfolgt und eine Drehung des Regulierelementes 33 verhindert ist. Dies erfolgt dadurch, dass das Regulierelement an einer Aufnahmeplatte 72 anliegt, welche über ein Lager 73 in einer im Boden 34 angeordneten Lagerelement 74 drehbar gelagert ist. Das Lager 73 ist beispielsweise als Halbkugel ausgebildet, welches in einer bevorzugt kegelförmig ausgebildeten Vertiefung aufgenommen ist, welche das Lagerelement 74 bildet. Dies stellt eine konstruktiv einfache Ausführungsform dar. Weitere alternative Ausgestaltungen zur Ausbildung einer Drehentkopplungseinrichtung 71 sind ebenfalls möglich, um zu erzielen, dass bei der Drehung der Regulierschraube 37 minimale Drehkräfte auf das Regulierelement 33 übertragen werden.

Eine weitere Alternative der Drehentkopplungseinrichtung 71 kann beispielsweise durch zwei zueinander angeordnete Scheiben ausgebildet sein, die drehbar zueinander gelagert sind beziehungsweise durch einen drehbar zum Boden 34 der Regulierschraube angeordneten Scheibe, wobei die Scheibe vorzugsweise halbkugelförmige oder punktförmige Erhöhungen aufweist, um eine reibungsreduzierte Anlage am Boden zu ermöglichen. Im Übrigen entspricht die Ausführungsform gemäß Figur 3 dem Expansionsventil gemäß Figur 1.

In Figur 4 ist eine alternative Ausführungsform eines Expansionsventils 11 vorgesehen.

Zur Veränderung eines ersten voreingestellten Settings auf ein zweites Setting ist gemäß dem Ausführungsbeispiel in Figur 4 eine Vorspanneinrichtung 56 vorgesehen, welche beispielsweise in dem zweiten Kühlmittelkanal 21 angeordnet ist. Diese Vorspanneinrichtung 56 umfasst ein Vorspannelement 57, welches vorzugsweise als Druckfederelement ausgebildet ist und den Übertragungsstift 46 umgibt. Des Weiteren ist an dem Übertragungsstift 46 ein Sicherungselement 58 sowie zwischen dem Sicherungselement 58 und dem Vorspannelement 57 ein Einstellglied 59 befestigt. Die Wirkrichtung der Vorspannkraft entspricht dem des Regulierelementes 33. Diese Vorspanneinrichtung 56 ist derart ausgelegt, dass diese in einer Ausgangsposition oder in einer ersten Voreinstellung 53 die Vorspannkraft des Regulierelementes 33 nicht beeinflusst. Zur Änderung der Voreinstellung beziehungsweise Setting auf ein weiteres Kühlmittel kann gemäß einer ersten Ausführungsform das Einstellglied 59 um die Längsachse des Übertragungsstiftes 46 drehbar sein, so dass beispielsweise über axial ausgebildete Noppen eine erhöhte Vorspannkraft auf das Vorspannelement 57 aufgebracht und der Arbeitszeitpunkt entsprechend verlagert wird. In beiden Einstellungen des Einstellgliedes 59 kann eine Einrastung vorgesehen sein. Das Einstellglied 59 kann alternativ auch zwischen dem Vorspannelement 57 und dem Gehäuseabschnitt 26 im zweiten Kühlmittelkanal 21 angeordnet sein.

Alternativ kann das Einstellglied 59 in Form eines Halteclipses ausgebildet sein, welches gemäß dem in Figur 4 dargestellten Pfeil vollständig abgezogen wird, um die zweite Voreinstellung einzunehmen. Beide Ausführungsformen weisen den Vorteil auf, dass diese eine optische Überwachung der Voreinstellung ermöglichen. Darüber hinaus ist eine Integration im Gehäuse 12 vorgesehen und eine Auswahl der Voreinstellung unmittelbar vor dem Einbau des Expansionsventils in die Klimaanlage oder Klimaanlagekomponenten ermöglicht. Durch die Anordnung der Vorspanneinrichtung 56 in dem zweiten Kühlmittelkanal und der geringe Baugröße der Vorspanneinrichtung 56 ist eine Beeinträchtigung in Form von unzulässigem Druckabfall oder vom Gehäuse nicht gegeben.

Alternativ zu der in Figur 4 dargestellten Ausführungsform kann sich die Vorspanneinrichtung 56 anstelle am Kältemittelkanal am Druckkopf 50 abstützen. Zur Erzielung einer gleichen Wirkrichtung des Vorspannelementes kann anstelle einer Druckfeder eine Zugfeder eingesetzt werden. Alternativ kann die Vorspanneinrichtung auch derart ausgelegt werden, dass das Vorspannelement eine entgegengesetzte Wirkrichtung zum Regulierelement umfasst.

Alternativ zu dieser Ausführungsform kann die Vorspanneinrichtung 56 anstelle im zweiten Kühlmittelkanal 21 oder in einem daran angrenzenden Bereich auch im ersten Kühlmittelkanal 17 vor oder nach der durch den Ventilsitz 42 und das Ventilschließglied 38 gebildeten Drosselstelle angeordnet sein.

Das Expansionsventil 11 kann gemäß Figur 4 ebenso in einer alternativen Ausführungsform eine Reguliervorrichtung 35 gemäß Figur 3 aufweisen.

In Figur 5 ist eine alternative Ausführungsform des Expansionsventils 11 mit einer zusätzlichen Vorspanneinrichtung 56 dargestellt. Diese Vorspanneinrichtung 56 ist in der Reguliervorrichtung 25 integriert und weist eine Druckplatte 65 auf, welche zwischen dem Boden 34 der Regulierschraube 27 und dem Regulierelement 33 angeordnet ist. Ergänzend ist ein Einstellelement 66 vorgesehen, welches bevorzugt von außen bedienbar ist und unmittelbar an der Druckplatte 65 angreift. Somit wird durch eine Drehung des Einstellelementes 66 die Lage der Druckplatte 65 innerhalb des Aufnahmeabschnitts 32 veränderbar. Beispielsweise kann in dem Aufnahmeabschnitt 32 ein Anschlag vorgesehen sein, so dass beim Eindrehen des Einstellelementes 66 die Druckplatte 65 wieder eine definierte Position annimmt, um die zweite Voreinstellung sicher einzunehmen. Alternativ kann vorgesehen sein, dass das Einstellelement 66, das beispielsweise als Stiftschraube ausgebildet ist, in einem vorbestimmten Abstand gegenüber der Stirnfläche 61 heraussteht und die erste Voreinstellung einnimmt sowie beim bündigen Eindrehen der Stirnseite 61 der Regulierschraube zur Stirnseite 62 des Gehäuses 12 die zweite Voreinstellung eingenommen ist, so dass wiederum eine optische Überprüfungsmöglichkeit gegeben ist.

Bei dieser Anordnung ist vorgesehen, jedoch nicht näher dargestellt, dass das Einstellelement 26 zur Regulierschraube 27 beziehungsweise zum Boden 34 der Regulierschraube 27 abgedichtet ist. Dies kann über Dichtungen oder eine an der Stirnseite 61 der Regulierschraube 27 anordenbaren Verschlusskappe möglich sein.

Diese alternative Ausführungsform der Vorspanneinrichtung 56 kann auch bei einer Reguliervorrichtung 25 gemäß Figur 3 vorgesehen sein.

Durch die vorbeschriebenen Ausführungsformen der Expansionsventile 11 sind somit bevorzugt zwei verschiedene Voreinstellungen von Arbeitspunkten vorgesehen, so dass noch unmittelbar vor dem Einbau des Expansionsventils eine entsprechende Einstellung auf das zu verwendende Kältemittel ermöglicht ist, wodurch der Arbeitsbereich des Expansionsventils 11, also der Überhitzungsbereich am Verdampferaustritt, für das jeweilige Kältemittel einstellbar ist.

Claims

Expansionsventil für Kälteanlagen, insbesondere Fahrzeugklimaanlagen,

- mit einem Gehäuse (12),

- mit einer ersten Kühlmitteleinlassöffnung (14) und einer ersten Kühlmittelauslassöffnung (16), die mit einem ersten Kühlmittelkanal (17) verbunden sind, der eine Durchflussöffnung (42) umfasst, die mit einem Regulierraum (39) in Verbindung steht,

- mit einer in dem Regulierraum (39) angeordneten Reguliervorrichtung (25), die eine Regulierschraube (27) umfasst, welche ein Ventil (35), das zumindest ein Regulierelement (33) und ein Ventilschließglied (39) umfasst, aufnimmt, wobei das Ventilschließglied (39) einen an der Durchflussöffnung (42) angeordneten Ventilsitz (41) öffnet und schließt,

- mit einer thermischen Betätigungseinrichtung (45), welche mittels eines Übertragungsstiftes (46) die Reguliervorrichtung (25) betätigt, und

- mit einer zweiten Kühlmitteleinlassöffnung (18) und einer zweiten Kühlmittelauslassöffnung (19), die mit einem zweiten Kühlmittelkanal (21) verbunden sind,

dadurch gekennzeichnet,

- dass eine auf das Regulierelement (33) wirkende Vorspanneinrichtung (56) vorgesehen ist, durch welche zumindest zwei voneinander abweichende Voreinstellpositionen (53, 54) mit jeweils vordefinierten Vorspannkräften für einen Öffnungs- und Schließzeitpunkt des Ventilschließgliedes (38) durch eine vorgegebene Einstellbewegung einstellbar sind.
Expansionsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspanneinrichtung (56) durch die Regulierschraube (27) ausgebildet ist.
Expansionsventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass an der äußeren Stirnseite (61) der Regulierschraube (27) Markierringe (51, 52) und benachbart dazu an der Stirnseite (62) des Gehäuses (12) Markierungen (51, 52) vorgesehen sind, durch welche zumindest zwei Voreinstellpositionen (53, 54) gekennzeichnet sind.
Expansionsventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Regulierschraube (27) um einen vordefinierten Winkel maschinell oder manuell von der einen Voreinstellposition (53; 54) in die andere Voreinstellposition (54; 53) überführbar ist.
Expansionsventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwischen der Regulierschraube (27) und dem Regulierelement (33) eine Drehentkopplungseinrichtung (71) vorgesehen ist.
Expansionsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zur Regulierschraube (27) eine auf das Regulierelement (33) wirkende Vorspanneinrichtung (56) vorgesehen ist.
Expansionsventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspanneinrichtung (56) an dem Übertragungsstift (46) angreift.
Expansionsventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspanneinrichtung (56) an dem Druckkopf (50) der Betätigungseinrichtung (45) angreift.
Expansionsventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspanneinrichtung (56) an dem Ventil (35) im Regulierraum (39) angreift.
Expansionsventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspanneinrichtung (56) wenigstens ein Vorspannelement (57) aufweist, welches in oder entgegen der Wirkrichtung des Regulierelementes (33) wirkt.
Expansionsventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspanneinrichtung zumindest ein Vorspannelement (57) und ein Einstellglied (59) aufweist, welche über ein Sicherungselement (58) zum Übertragungsstift (46) positioniert gehalten und mittels dem Einstellglied (59) in zumindest zwei Voreinstellpositionen zum Einstellen der wenigstens zwei vordefinierte Vorspannkräfte einstellbar sind.
Expansionsventil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellglied (59) verdrehbar, insbesondere quer zur Längsachse des Übertragungsstiftes (46), zur Einstellung von wenigstens zwei Vorspannkräften ausgebildet ist.
Expansionsventil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellglied (59) als ein Rastpin oder Halteclip ausgebildet ist, der am Übertragungsstift (46) in einer ersten Vorspannposition angreift und für eine weitere Vorspannposition entfernbar ist.
Expansionsventil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorspannelement (47) vorzugsweise als Spiralfeder ausgebildet ist und den Übertragungsstift (46) umgibt sowie mit einem Ende an einen Abschnitt oder im Gehäuse (12), insbesondere im Kühlmittelkanal (21), und mit dem anderen Ende an dem Einstellglied (59) oder Sicherungselement (58) anliegt.
Expansionsventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspanneinrichtung (56) eine elektromagnetische Vorrichtung umfasst, auf den Übertragungsstift (46) wirkt und wenigstens eine weitere Vorspannposition einstellbar ist.
Expansionsventil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspanneinrichtung (56) eine Druckplatte (65) aufweist, welche zwischen der Regulierschraube (27) und dem Regulierelement (33) angeordnet sowie mit einem in der Regulierschraube (27) vorgesehenen, von außen bedienbaren Einstellelement (66) verstellbar ist.