WO2017148621A1 - Control valve and method for controlling such a control valve for a fluid circuit - Google Patents

Abstract

The invention relates to a control valve and to a method for controlling such a control valve, which can be controlled for bidirectional flow in a fluid circuit, wherein the valve element (31), together with the valve needle (33), forms an expansion valve (40) in the case of a flow direction from the first opening (14) to the second opening (16), and the valve element (31), together with the valve needle (33), forms a first flow valve (66) in the case of a flow direction from the second opening (16) to the first opening (14), and furthermore the valve element (31), together with a sealing element (41) that lies against a flow valve seat (37) that is arranged in the transition region between the passage channel (17) and the control chamber (18), forms a second flow valve (67).

Description

Regelventil und Verfahren zur Ansteuerung eines solchen Control valve and method for controlling such
Regelventils für einen Fluidkreislauf Control valve for a fluid circuit

Die Erfindung betrifft ein Regelventil, welches für eine bidirektionale Strömungsrichtung in einem Fluidkreislauf ansteuerbar ist, sowie ein Verfahren zur Steuerung eines solchen Regelventils, so dass sowohl ein Kühlbetrieb als auch ein Wärmepumpenbetrieb ermöglicht ist. The invention relates to a control valve, which can be controlled for a bidirectional flow direction in a fluid circuit, and a method for controlling such a control valve, so that both a cooling operation and a heat pump operation is possible.

Aus der US 2015/0114495 A1 ist ein Regelventil für einen Wärmepumpenkreislauf bekannt, welches einen bidirektionalen Betrieb des Wärmepumpenkreislaufs ermöglicht. Dieses Regelventil umfasst ein Gehäuse mit einer Einlassöffnung und einer Auslassöffnung, die durch einen Durchgangskanal miteinander verbunden sind. In dem Durchgangskanal ist eine Durchgangsbohrung vorgesehen, welche einen Ventilsitz umfasst, der durch ein elektrisch ansteuerbares Ventilschließglied geöffnet und geschlossen werden kann. Dieser Ventilsitz ist an einem fest im Gehäuse angeordneten Gehäuseabschnitt vorgesehen. Für den Kühlbetrieb wird über einen elektrischen Antrieb eine Öffnungsposition des Ventilschließglieds angesteuert, so dass in der Durchgangsbohrung eine Expansion der Flüssigkeit erfolgen kann. Während dem Kühlbetrieb ist in Durchflussrichtung nur die Durchgangsöffnung freigegeben.From US 2015/0114495 A1 a control valve for a heat pump cycle is known, which allows bidirectional operation of the heat pump cycle. This control valve comprises a housing having an inlet opening and an outlet opening which are interconnected by a passageway. In the passage channel, a through hole is provided, which comprises a valve seat which can be opened and closed by an electrically controllable valve closure member. This valve seat is provided on a fixed housing arranged in the housing section. For the cooling operation, an opening position of the valve closing member is controlled via an electric drive, so that an expansion of the liquid can take place in the through-bore. During cooling operation, only the passage opening is released in the direction of flow.

Beim Einsatz des Regelventils für den Wärmepumpenbetrieb ist die Strömungsrichtung eines Fluids umgekehrt. Benachbart zur Durchgangsbohrung, welche bei diesem Betrieb mit dem Ventilschließglied als ein Strömungsventil dient, sind radial außerhalb zur Durchgangsbohrung Bypassbohrungen vorgesehen, die im Kühlbetrieb mittels einem scheibenförmigen Ventilschließglied geschlossen sind. Im Wärmepumpenbetrieb wird aufgrund des anstehenden Druckes das scheibenförmige Ventilschließglied geöffnet, so dass ein erster Durchgang mit einem konstanten Strömungsvolumen freigegeben ist. Ergänzend kann das zur Durchgangsbohrung angeordnete Ventilschließglied angesteuert werden, um einen variabel einstellbaren Massenstrom ergänzend zum konstanten Massenstrom anzusteuern. When using the control valve for the heat pump operation, the flow direction of a fluid is reversed. Adjacent to the through-hole, which serves as a flow valve in this operation with the valve closing member, bypass bores are provided radially outside the through-hole, which are closed in the cooling operation by means of a disc-shaped valve closing member. In heat pump operation, the disc-shaped valve closure member is opened due to the pressure applied, so that a first passage is released with a constant flow volume. In addition, the valve closure member arranged for the passage bore can be actuated in order to control a variably adjustable mass flow in addition to the constant mass flow.

Dieses Regelventil weist den Nachteil auf, dass bei einem Wärmepumpenbetrieb eine druckverlustarme Durchströmung aufgrund des feststehenden Strömungsquerschnitts der Bypassbohrungen und dem dazu beaufschlagbaren variablen Strömungsquerschnitt nicht ermöglicht ist. Dies beeinflusst den Wärmepumpenbetrieb in der Effizienz nachteilig. This control valve has the disadvantage that in a heat pump operation, a low-pressure flow due to the fixed flow cross-section of the bypass holes and the variable flow cross section that can be acted upon is not possible. This adversely affects heat pump operation in efficiency.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Regelventil sowie ein Verfahren zur Ansteuerung des Regelventils für einen Wärmepumpenkreislauf vorzuschlagen, bei welchem sowohl eine hohe Regelungsgüte für einen Expansionsprozess des Fluides im Kühlbetrieb als auch ein geringer Druckverlust innerhalb des Regelventils bei einem Wärmepumpenbetrieb, also eine geringe Druckverlustcharakteristik, ermöglicht ist. The invention has for its object to provide a control valve and a method for controlling the control valve for a heat pump cycle, in which both a high control quality for an expansion process of the fluid in the cooling mode and a low pressure drop within the control valve in a heat pump operation, ie a low pressure drop characteristic , is possible.

Diese Aufgabe wird durch ein Regelventil für einen Wärmepumpenkreislauf gelöst, welches ein Gehäuse mit einer ersten und einer zweiten Öffnung umfasst, die mit einem Durchgangskanal miteinander verbunden sind, der eine Durchtrittsöffnung aufweist und zwischen der ersten Öffnung und der Durchtrittsöffnung ein Regulierraum gebildet ist, wobei in dem Regulierraum ein Ventilelement angeordnet ist, welches eine Durchgangsbohrung mit einem Ventilsitz aufweist, welches mit einer Ventilnadel in einer Schließposition geschlossen ist und in einer geöffneten Position die Ventilnadel von dem Ventilsitz abgehoben ist sowie mit einer Antriebseinrichtung, welche eine Hubbewegung der Ventilnadel ansteuert, wobei die Ansteuerung der Ventilnadel in Abhängigkeit der Durchflussrichtung von der ersten zur zweiten Öffnung oder von der zweiten zur ersten Öffnung vorgesehen ist, wobei das Ventilelement und die Ventilnadel bei einer Strömungsrichtung des Fluides von der ersten zur zweiten Öffnung ein Expansionsventil bilden und bei einer Strömungsrichtung des Fluides von der zweiten Öffnung zur ersten Öffnung des Ventilelements und die Ventilnadel ein erstes Strömungsventil bilden und des Weiteren das Ventilelement mit einem Abdichtungselement, das an einem Strömungsventilsitz anliegt, der im Übergangsbereich zwischen dem Durchgangskanal und dem Regulierraum gebildet ist, ein zweites Strömungsventil bildet. This object is achieved by a control valve for a heat pump cycle, which comprises a housing having a first and a second opening, which are connected to one another with a through-passage, which has a passage opening and between the first opening and the passage opening a Regulierraum is formed, wherein the regulating chamber a valve element is arranged, which has a through hole with a valve seat which is closed with a valve needle in a closed position and in an open position, the valve needle is lifted from the valve seat and with a drive device which controls a lifting movement of the valve needle, wherein the Control of the valve needle is provided in dependence of the flow direction from the first to the second opening or from the second to the first opening, wherein the valve element and the valve needle in a flow direction of the fluid from the first to the second Öffnun g form an expansion valve and at a flow direction of the fluid from the second opening to the first opening of the valve element and the valve needle form a first flow valve and further the valve element with a sealing member which bears against a flow valve seat in the transition region between the passageway and the Regulierraum is formed, forms a second flow valve.

Durch diese Ausgestaltung des Ventilelements wird ermöglicht, dass im Kühlbetrieb das Ventilelement mit der Ventilnadel einem Expansionsventil entspricht, welches durch die Hubbewegung der Ventilnadel eine exakte Ansteuerung der Expansionscharakteristik beziehungsweise die Freigabe des Drosselquerschnitts in Abhängigkeit des Ventilhubs ermöglicht. Dadurch kann eine hohe Regelungsgüte erzielt werden. Für den Wärmepumpenbetrieb wirkt das Ventilelement mit der Ventilnadel als ein erstes Strömungsventil beziehungsweise Vorsteuerventil, so dass beim Abheben der Ventilnadel von dem Ventilelement ein erster Strömungsquerschnitt freigegeben wird, um einen Druckausgleich zu bilden. Darauffolgend wird bei einer geringen Druckdifferenz das Ventilelement, welches mit dem Strömungsventilsitz ein zweites Strömungsventil bildet, von dem Strömungsventilsitz abgehoben, wodurch ein großer Durchflussquerschnitt freigegeben wird, so dass im Wesentlichen der gesamte Massenstrom des Fluides von der zweiten Öffnung unmittelbar in die erste Öffnung übergeführt werden kann. Bei einer größeren Druckdifferenz zwischen der zweiten Öffnung und der ersten Öffnung wird das zweite Strömungsventil bei einem Arbeitshub der Ventilnadel des ersten Strömungsventils sofort geöffnet, das heißt, das Ventilelement hebt von dem Strömungsventilsitz ab. In beiden Fällen wird eine druckverlustarme Durchströmung des Fluids im Wärmepumpenkreislauf erzielt, so dass im verbrauchskritischen Wärmebetrieb bei niederen Temperaturen eine hohe Effizienz des Wärmepumpenkreislaufs erreicht wird. This configuration of the valve element makes it possible that in cooling operation, the valve element with the valve needle corresponds to an expansion valve, which allows the stroke movement of the valve needle exact control of the expansion characteristic or the release of the throttle cross-section as a function of valve lift. As a result, a high control quality can be achieved. For heat pump operation, the valve element with the valve needle acts as a first flow valve or pilot valve, so that when lifting the valve needle from the valve element, a first flow cross section is released to form a pressure equalization. Subsequently, with a small pressure differential, the valve member forming a second flow valve with the flow valve seat is lifted from the flow valve seat, thereby releasing a large flow area such that substantially all of the mass flow of fluid from the second opening is transferred directly to the first opening can. At a greater pressure difference between the second opening and the first opening, the second flow valve is opened immediately during a working stroke of the valve needle of the first flow valve, that is, the valve element lifts off from the flow valve seat. In both cases, a low-pressure flow through the fluid in the heat pump cycle is achieved, so that in the consumption-critical heat operation at low temperatures, a high efficiency of the heat pump cycle is achieved.

Bevorzugt ist ein Strömungsquerschnitt des zweiten Strömungsventils größer als der Strömungsquerschnitt des ersten Strömungsventils am Ventilelement ausgebildet. Dadurch nimmt der Massenstrom des Fluides nach dem Öffnen des Ventilelements vom Strömungsventilsitz den direkten Weg durch den Regulierraum zur ersten Öffnung, und es strömt gegebenenfalls nur noch ein geringer Anteil des Massenstromes über den ersten Strömungsquerschnitt zur ersten Öffnung. Dies ermöglicht eine Verringerung des Druckverlustes. Preferably, a flow cross section of the second flow valve is greater than the flow cross section of the first flow valve formed on the valve element. As a result, the mass flow of the fluid after opening the valve element from the flow valve seat takes the direct path through the control chamber to the first opening, and possibly only a small proportion of the mass flow flows through the first flow cross section to the first opening. This allows a reduction of the pressure loss.

Des Weiteren ist im Regulierraum bevorzugt eine Schließfeder vorgesehen, welche das am Ventilelement vorgesehene zweite Strömungsventil in einer Schließposition anordnet. Dies ermöglicht, dass während des Expansionsbetriebes das Ventilelement in einer definierten Position innerhalb des Regulierraums geschlossen angeordnet ist. Dadurch wird nur entsprechend der Hubbewegung der Ventilnadel ein Drosselquerschnitt in der Durchgangsbohrung des Ventilelements freigegeben, so dass ausschließlich eine Expansionsventil-Funktion gegeben ist. Im Wärmepumpenbetrieb ist jedoch ermöglicht, dass das Ventilelement in Abhängigkeit der Drücke oder einer entsprechenden Ansteuerung der Ventilnadel das zweite Strömungsventil verzögert oder sofort öffnet, um einen großen Strömungsquerschnitt freizugeben. Furthermore, a closing spring is preferably provided in the regulating chamber, which arranges the second flow valve provided on the valve element in a closed position. This allows that during the expansion operation, the valve element is arranged closed in a defined position within the Regulierraums. As a result, a throttle cross-section in the through-bore of the valve element is released only in accordance with the stroke movement of the valve needle, so that only an expansion valve function is given. In heat pump operation, however, it is possible for the valve element to delay or immediately open the second flow valve as a function of the pressures or a corresponding actuation of the valve needle, in order to release a large flow cross section.

Des Weiteren ist die Ventilnadel bevorzugt kegelförmig ausgebildet und weist eine Steuerfläche auf, welche in die Durchgangsbohrung eingreift. Vorzugsweise ist an einem Endabschnitt der Steuerfläche ein Ventilschließglied angeordnet. Durch die kegelförmig ausgestaltete Ventilnadel mit einer daran angeordneten Steuerfläche kann je nach Einsatz eine gewünschte Steuercharakteristik durch den Verlauf der Steuerfläche ausgewählt und eingestellt werden, um im Kühlbetrieb eine hohe Regelgüte zu erzielen.Furthermore, the valve needle is preferably conical in shape and has a control surface which engages in the through-bore. Preferably, a valve closure member is disposed at an end portion of the control surface. Due to the cone-shaped valve needle with a control surface arranged thereon, depending on the application, a desired control characteristic can be selected and adjusted by the course of the control surface in order to achieve a high control quality in cooling operation.

Die Antriebseinrichtung steuert bevorzugt einen ersten Arbeitshub der Ventilnadel an, wodurch die Ventilnadel aus einer Schließposition zur Durchgangsbohrung in eine den Strömungsquerschnitt der Durchgangsbohrung freigebende Öffnungsposition überführbar ist. Ein zunehmender Hubweg innerhalb des Arbeitshubes vergrößert den Strömungsquerschnitt, und schlussendlich kann nach dem Herausführen der Ventilnadel aus der Durchgangsbohrung auch diese vollständig freigegeben werden. The drive device preferably controls a first working stroke of the valve needle, as a result of which the valve needle can be transferred from a closed position to the through-bore into an opening position which releases the flow cross-section of the through-bore. An increasing stroke within the working stroke increases the flow cross-section, and finally, after the removal of the valve needle from the through hole, these can also be completely released.

Das Ventilelement weist bevorzugt dem zweiten Strömungsventil gegenüberliegend eine Hülse auf, welche mit dem Ventilelement verbunden ist, wobei das Ventilelement mittels der Hülse an einem Führungsabschnitt geführt ist, der an dem Gehäuse oder einem daran angeordneten Antriebsgehäuse vorgesehen ist. Dadurch wird eine einfache axiale Verschiebebewegung oder Hubbewegung des Ventilelements innerhalb des Regulierraums ermöglicht. The valve element preferably has, opposite the second flow valve, a sleeve which is connected to the valve element, wherein the valve element is guided by means of the sleeve on a guide section which is provided on the housing or a drive housing arranged thereon. As a result, a simple axial displacement movement or stroke movement of the valve element within the Regulierraums is possible.

Bevorzugt nimmt der Führungsabschnitt an seinem Außenumfang die Schließfeder auf, welche sich gegenüberliegend an dem Ventilelement abstützt. Dies ermöglicht einen einfachen und kompakten Aufbau innerhalb des Regulierraums.Preferably, the guide portion receives on its outer periphery the closing spring, which is supported opposite to the valve element. This allows a simple and compact structure within the Regulierraums.

Des Weiteren ist bevorzugt an einem stirnseitigen Ende des Führungsabschnittes, der zum Ventilelement weist, eine Stirnfläche vorgesehen, welche eine Hubbewegung des Ventilelements begrenzt. Diese Begrenzung für das Ventilelement ist derart eingestellt, dass einerseits ein maximaler Massenstrom des Fluides von der zweiten zur ersten Öffnung strömen kann, jedoch andererseits noch ein kompakter Bauraum gegeben ist. Furthermore, an end face which limits a stroke movement of the valve element is preferably provided at an end face of the guide section which faces the valve element. This limit for the valve element is set such that, on the one hand, a maximum mass flow of the fluid can flow from the second to the first opening, but, on the other hand, a compact construction space is still provided.

Die Ventilnadel des Nadelventils weist bevorzugt an einem einer Spitze der Ventilnadel gegenüberliegenden Ende ein Anschlag auf, der nach einer Ansteuerung eines ersten Arbeitshubes der Ventilnadel an eine Schulter der am Ventilelement angeordneten Hülse anliegt. Dadurch ist der erste Arbeitshub bezüglich einer freien Hubbewegung der Ventilnadel zwischen der Durchgangsbohrung und der Hülse begrenzt. Bei einer weiteren Hubbewegung der Ventilnadel wird das Ventilelement zwangsweise angehoben, da der Anschlag an der Hülse anliegt und die Hülse mit dem Ventilelement verbunden ist und diese einer weiteren Hubbewegung der Ventilnadel anhebt. Alternativ kann vorgesehen sein, dass an der Spitze der Ventilnadel ein Mitnehmer vorgesehen ist, der sich durch die Durchgangsbohrung erstreckt und diese hintergreift. Bei dieser alternativen Ausführungsform ist vorgesehen, dass nach dem Durchlaufen eines ersten Arbeitshubes die Ventilnadel bezüglich deren Steuerungsflächen aus der Durchgangsbohrung des Ventilelementes freikommt, jedoch durch den Mitnehmer hintergriffen ist, der an der Spitze der Ventilnadel befestigt ist. Bei einer weiteren Hubbewegung der Ventilnadel kann wiederum ein zwangsweises Anheben des Ventilelementes erfolgen. Bei dieser Ausführungsform kann die Hülse vereinfacht als Rohrstück ausgebildet sein, welche einerseits an dem Ventilelement befestigt ist und andererseits in dem Führungsabschnitt geführt ist.The valve needle of the needle valve preferably has a stop at an end opposite the tip of the valve needle, which abuts a shoulder of the sleeve arranged on the valve element after activation of a first working stroke of the valve needle. As a result, the first working stroke is limited with respect to a free lifting movement of the valve needle between the through hole and the sleeve. In a further lifting movement of the valve needle, the valve element is forcibly raised, since the stop rests against the sleeve and the sleeve is connected to the valve element and this raises a further lifting movement of the valve needle. Alternatively it can be provided that at the top of the valve needle, a driver is provided, which extends through the through hole and engages behind it. In this alternative embodiment, it is provided that after passing through a first working stroke, the valve needle with respect to the control surfaces of the through hole of the valve element is released, but is engaged behind by the driver, which is attached to the tip of the valve needle. In a further stroke movement of the valve needle, in turn, a forced lifting of the valve element can be carried out. In this embodiment, the sleeve can be simplified designed as a pipe piece, which is on the one hand attached to the valve element and on the other hand guided in the guide portion.

Die Hülse an dem Ventilelement weist bevorzugt eine Länge auf, so dass die innerhalb der Hülse angeordnete Ventilnadel einen ersten Arbeitshub durchlaufen kann, bei dem die Steuerfläche aus einer Schließposition in eine den Querschnitt der Durchgangsbohrung vollständig freigebende Position am Ende des ersten Arbeitshubes überführbar ist und ein Anschlag von der Ventilnadel an einer Schulter der Hülse anliegt. Dadurch kann durch Ansteuerung eines zweiten Arbeitshubes ein zwangsweises Öffnen eines zweiten Strömungsventils erzielt werden, beziehungsweise das zwangsweise Abheben des Ventilelementes von einer einen Durchgangskanal der zweiten Öffnung des Gehäuses umgebenden Auflagefläche ermöglicht werden, um einen vergrößerten Strömungsquerschnitt freizugeben. The sleeve on the valve element preferably has a length such that the valve needle arranged inside the sleeve can pass through a first working stroke in which the control surface can be transferred from a closed position into a position completely releasing the cross section of the through bore at the end of the first working stroke and Stop of the valve needle rests against a shoulder of the sleeve. As a result, a forced opening of a second flow valve can be achieved by triggering a second working stroke, or the forcible lifting of the valve element from a passageway surrounding the second opening of the housing support surface are made possible to release an enlarged flow cross-section.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Ventilelement bei einer Ansteuerung der Ventilnadel mit einem zweiten Arbeitshub, der auf den ersten Arbeitshub folgt, das Ventilelement zwangsweise durch einen an der Ventilnadel angeordneten Anschlag oder Mitnehmer in eine Position überführt, in der das zweite Strömungsventil geöffnet ist. Diese Ausgestaltung der Hülse weist den Vorteil auf, dass ein gesichertes Abheben des Ventilelements von dem zweiten Strömungsventilsitz im Wärmepumpenbetrieb, insbesondere bei geringen Druckdifferenzen vor und nach dem zweiten Strömungsventil, möglich ist, um einen großen Strömungsquerschnitt zu schaffen.It is preferably provided that the valve element in a control of the valve needle with a second working stroke, which follows the first working stroke, the valve element forcibly transferred by a arranged on the valve needle stop or driver in a position in which the second flow valve is opened. This embodiment of the sleeve has the advantage that a secured lifting of the valve element from the second flow valve seat in heat pump operation, in particular at low pressure differences before and after the second flow valve, is possible to create a large flow cross-section.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das an dem Ventilelement vorgesehene Abdichtungselement des zweiten Strömungsventils angespritzt oder durch ein Anschlagelement zum Ventilelement form- und/oder kraftschlüssig angeordnet. Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass das Abdichtungselement zwischen dem Ventilelement und dem Anschlagelement geklemmt gehalten ist, wobei beispielsweise das Anschlagelement durch eine Schraubverbindung oder eine Pressverbindung zum Ventilelement montierbar ist. Das Abdichtungselement kann dabei bevorzugt als eine ringförmige Elastomerdichtung ausgebildet sein, welche an einem Strömungsventil abdichtend anliegt. Dadurch kann eine einfache und konstruktive Ausgestaltung mit einer geringen Leckagerate erzielt werden.According to a further preferred embodiment of the invention, the provided on the valve element sealing element of the second flow valve is injection molded or arranged by a stop element to the valve element form and / or non-positively. It can preferably be provided that the sealing element is held clamped between the valve element and the stop element, wherein, for example, the stop element can be mounted by a screw connection or a press connection to the valve element. The sealing element may preferably be formed as an annular elastomeric seal, which bears sealingly against a flow valve. This allows a simple and constructive design can be achieved with a low leakage rate.

Des Weiteren weist das Ventilelement bevorzugt eine Anschlagfläche benachbart zum Abdichtungselement, vorzugsweise radial dieses außerhalb umgebend, auf, welche in einer geschlossenen Position an einer Auflagefläche im Regulierraum anliegt. Dadurch wird eine definierte Schließposition des Ventilelements zum Regulierraum eingenommen sowie eine definierte und gleichbleibende Nullpunkt-Positionierung der Ventilnadel zum Ventilsitz am Ventilelement ermöglicht. Dies kann wiederum die Regelgüte beim Expansionsbetrieb gewährleisten. Gleichzeitig kann durch die definierte Schließposition das zweite Strömungsventil geschlossen sein, wobei ein Quetschen oder Beschädigen oder eine Überlastung des Abdichtungselementes verhindert ist, welches an dem als Erhöhung ausgebildeten Strömungsventilsitz anliegt. Furthermore, the valve element preferably has a stop surface adjacent to the sealing element, preferably radially surrounding it outside, which abuts in a closed position on a bearing surface in the regulating chamber. As a result, a defined closed position of the valve element is taken to the regulating chamber and allows a defined and constant zero point positioning of the valve needle to the valve seat on the valve element. This in turn can ensure the quality of the control during expansion operation. At the same time can be closed by the defined closed position, the second flow valve, wherein a crushing or damaging or overloading of the sealing element is prevented, which bears against the formed as an increase flow valve seat.

Des Weiteren ist der Strömungsventilsitz bevorzugt durch eine umlaufende, vorzugsweise keilförmige und in Richtung auf das Abdichtungselement weisende, Erhöhung ausgebildet. Dadurch kann eine gesicherte Abdichtung mit einer hohen Lebensdauer ermöglicht sein. Furthermore, the flow valve seat is preferably formed by a circumferential, preferably wedge-shaped, and pointing in the direction of the sealing element, increase. As a result, a secure seal with a long service life can be made possible.

Des Weiteren ist bevorzugt in dem Durchgangskanal vor und nach dem Regulierraum jeweils der Öffnung zugeordnet im Gehäuse ein Filterelement oder im Regulierraum zumindest ein Filterelement vorgesehen. Dadurch werden die im Regulierraum angeordneten Komponenten zur Erzielung der einzelnen Regelcharakteristiken vor möglichen Verschmutzungen geschützt, unabhängig davon, in welcher Strömungsrichtung das Fluid im Wärmepumpenkreislauf betrieben wird.Furthermore, preferably in the through-channel before and after the regulating chamber, in each case the opening is assigned to a filter element in the housing or at least one filter element is provided in the regulating chamber. As a result, the components arranged in the regulation chamber are protected against possible contamination in order to achieve the individual control characteristics, irrespective of the flow direction in which the fluid is operated in the heat pump cycle.

Die Antriebseinrichtung kann als ein elektrisch, elektromagnetisch, pneumatisch oder als ein mit zumindest einem Formgedächtnislegierungs-Aktuator angetriebener Motor ausgebildet sein. Alle diese Antriebe weisen den Vorteil auf, dass einzelne Hubbewegungen einstellbar und ansteuerbar sind, um das Regelventil im Kühlbetrieb als auch im Wärmepumpenbetrieb entsprechend anzusteuern.The drive device may be designed as an electric, electromagnetic, pneumatic or as an engine driven with at least one shape memory alloy actuator. All these drives have the advantage that individual strokes are adjustable and can be controlled to control the control valve in cooling mode as well as in heat pump operation accordingly.

Ein Öffnungszeitpunkt des zweiten Strömungsventils im Wärmepumpenbetrieb, bei der das Fluid von der zweiten Öffnung zur ersten Öffnung strömt, steht in Abhängigkeit von der Druckdifferenz des Fluides zwischen der zweiten Öffnung und der ersten Öffnung sowie der Schließkraft einer auf das Ventilelement wirkenden Schließfeder. Bevorzugt ist vorgesehen, dass ein Öffnungszeitpunkt bei einer Druckdifferenz zwischen 0,05 bar und 10 bar durch die Schließkraft und die Schließfeder einstellbar ist. Je nachdem, ob beim Abheben der Ventilnadel im Wärmepumpenbetrieb zunächst nur ein Druckausgleich und darauffolgend ein Abheben des Ventilelementes gewünscht ist oder unmittelbar mit Anheben der Ventilnadel von der Durchgangsbohrung des Ventilelements ein sofortiges Abheben des Ventilelementes gewünscht wird, kann die Schließfeder entsprechend unter Berücksichtigung der herrschenden Druckdifferenz im Wärmepumpenbetrieb eingestellt werden. An opening time of the second flow valve in heat pump operation, in which the fluid flows from the second opening to the first opening, is dependent on the pressure difference of the fluid between the second opening and the first opening and the closing force of a closing spring acting on the valve element. It is preferably provided that an opening time at a pressure difference between 0.05 bar and 10 bar by the closing force and the closing spring is adjustable. Depending on whether, when lifting the valve needle in heat pump operation, initially only a pressure equalization and subsequent lifting of the valve element is desired or immediately with lifting the valve needle from the through hole of the valve element an immediate lifting of the valve element is desired, the closing spring can according to the prevailing pressure difference be set in heat pump mode.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird des Weiteren durch ein Verfahren zur Ansteuerung eines Regelventils für einen mit Fluid durchströmten Wärmepumpenkreislauf gelöst, bei welchem während des Kühlbetriebs, bei dem die Strömungsrichtung des Fluids von der ersten zur zweiten Öffnung strömt, die Ventilnadel als ein Expansionsventil angesteuert und der Strömungsquerschnitt der Durchgangsbohrung im Ventilelement durch die Größe eines Arbeitshubes bestimmt wird und während des Wärmepumpenbetriebs, bei dem die Strömungsrichtung des Fluids von der zweiten Öffnung zur ersten Öffnung strömt, die Ventilnadel mit einem ersten Arbeitshub beaufschlagt wird und bei einem geringen Differenzdruck zwischen der zweiten und ersten Öffnung die Durchgangsbohrung im Ventilelement freigegeben und ein erstes Strömungsventil, welches zwischen der Ventilnadel und der Durchgangsbohrung gebildet wird, geöffnet wird und zum Öffnen eines zweiten, am Ventilelement vorgesehenen Strömungsventil die Ventilnadel mit einem zweiten Arbeitshub angesteuert wird, durch welchen das Ventilelement, das mit einem Abdichtungselement, das zwischen der Durchgangsbohrung und dem Regulierraum angeordnet ist, das an einem Strömungsventilsitz anliegt, das zweite Strömungsventil bildet, entgegen der Schließfeder vom zweiten Strömungsventilsitz abgehoben wird oder bei einer hohen Druckdifferenz zwischen der zweiten und der ersten Öffnung unmittelbar das zweite Strömungsventil geöffnet wird, sobald die Ventilnadel durch den ersten Arbeitshub abgehoben wird.The object underlying the invention is further achieved by a method for controlling a control valve for a fluid-flowed heat pump cycle, wherein during the cooling operation, in which the flow direction of the fluid flows from the first to the second opening, the valve needle is driven as an expansion valve and the flow area of the through-hole in the valve element is determined by the magnitude of a working stroke and during the heat pump operation, in which the flow direction of the fluid flows from the second opening to the first opening, the valve needle is acted upon by a first working stroke and with a small differential pressure between the second and the first opening, the through hole in the valve element is released and a first flow valve, which is formed between the valve needle and the through hole, is opened and for opening a second, provided on the valve element Ström ungsventil the valve needle is driven with a second working stroke, through which the valve element, which is lifted with a sealing element, which is located between the through hole and the regulating chamber, which abuts a flow valve seat, the second flow valve, is lifted against the closing spring from the second flow valve seat or at a high pressure difference between the second and the first opening immediately the second flow valve is opened as soon as the valve needle is lifted by the first stroke.

Durch eine solche Ansteuerung des Regelventils sind zwei grundsätzlich sich widersprechende Anforderungen erfüllt, und zwar dahingehend, dass in der einen Strömungsrichtung – also von der ersten zur zweiten Öffnung im Kühlbetrieb – die Ventilnadel öffnet und schließt und eine hohe Regelcharakteristik aufweist und in der anderen Strömungsrichtung – also von der zweiten Öffnung zur ersten Öffnung im Wärmepumpenbetrieb – eine Servofunktion gegeben ist, durch welche eine geringe Druckverlustcharakteristik unterstützt wird.By such a control of the control valve two fundamentally contradictory requirements are met, to the effect that in one direction of flow - ie from the first to the second opening in the cooling mode - the valve needle opens and closes and has a high control characteristic and in the other flow direction - So from the second opening to the first opening in the heat pump mode - a servo function is given, through which a low pressure drop characteristic is supported.

Bevorzugt wird der Öffnungsbeginn des zweiten Strömungsventils in Abhängigkeit des Differenzdruckes zwischen der zweiten und ersten Öffnung und einer Schließkraft der am Ventilelement angreifenden Schließfeder bestimmt, welche in einer Ausgangsposition das zweite Strömungsventil in einer geschlossenen Position hält. Dadurch kann eine weitere Regelungscharakteristik des Wärmepumpenbetriebs vorgenommen werden. Preferably, the start of the opening of the second flow valve is determined as a function of the differential pressure between the second and first opening and a closing force of the closing element acting on the valve element, which holds the second flow valve in a closed position in an initial position. As a result, a further control characteristic of the heat pump operation can be carried out.

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:The invention and further advantageous embodiments and developments thereof are described in more detail below with reference to the examples shown in the drawings and explained. The features to be taken from the description and the drawings can be applied individually according to the invention individually or in combination in any combination. Show it:

Figur 1 einen schematischen Teilschnitt eines erfindungsgemäßen Regelventils,1 shows a schematic partial section of a control valve according to the invention,

Figur 2 eine schematische Schnittansicht des Regelventils während eines Kühlbetriebs mit einer Ventilnadel in einer Schließposition,FIG. 2 shows a schematic sectional view of the control valve during a cooling operation with a valve needle in a closed position,

Figur 3 eine schematische Schnittansicht gemäß Figur 2 mit der Ventilnadel in einer Steuerposition,3 shows a schematic sectional view according to FIG. 2 with the valve needle in a control position, FIG.

Figur 4 eine schematische Schnittansicht des Regelventils in einem Wärmepumpenbetrieb mit einer Ventilnadel, die mit einem ersten Arbeitshub beaufschlagt ist,FIG. 4 shows a schematic sectional view of the control valve in a heat pump mode with a valve needle which is acted upon by a first working stroke,

Figur 5 eine schematische Schnittansicht gemäß Figur 4, bei welcher die Ventilnadel mit einem zweiten darauffolgenden Arbeitshub beaufschlagt ist, der auf den ersten Arbeitshub folgt,FIG. 5 shows a schematic sectional view according to FIG. 4, in which the valve needle is subjected to a second subsequent working stroke, which follows the first working stroke,

Figur 6 eine schematische Schnittansicht einer alternativen Ausführungsform des Regelventils zu den Figuren 1 bis 5, FIG. 6 shows a schematic sectional view of an alternative embodiment of the control valve to FIGS. 1 to 5,

Figur 7 ein schematisches Diagramm zur Darstellung der Änderung der Strömungsquerschnitte des Regelventils im Betrieb als Expansionsventil undFigure 7 is a schematic diagram showing the change of the flow cross sections of the control valve in operation as an expansion valve and

Figur 8 ein schematisches Diagramm zur Darstellung der Änderung der Strömungsquerschnitte in Abhängigkeit der Arbeitshübe im Betrieb als Strömungsventil.FIG. 8 shows a schematic diagram for illustrating the change in the flow cross sections as a function of the working strokes during operation as a flow valve.

In Figur 1 ist ein schematischer Teilschnitt eines erfindungsgemäßen Regelventils 11 dargestellt. Dieses Regelventil 11 umfasst ein Gehäuse 12 mit einem ersten Einlass beziehungsweise einer ersten Öffnung 14 und einem zweiten Einlass beziehungsweise einer zweiten Öffnung 16, welche durch einen Durchgangskanal 17 miteinander verbunden sind. In dem Durchgangskanal 17 ist ein der ersten Öffnung 14 zugeordneter Regulierraum 19 vorgesehen. In diesem Regulierraum 19 ist ein Führungsabschnitt 21 eingesetzt oder eingeschraubt, welcher über eine Dichtung 22 den Regulierraum 19 gegenüber dieser gehäuseoffenen Seite abdichtet. Dieser Führungsabschnitt 21 kann als separates Bauteil ausgebildet sein, an welchem eine Antriebseinrichtung 24 befestigbar ist. Ebenso kann dieser Führungsabschnitt 21 Teil dieser Antriebseinrichtung 24 sein. FIG. 1 shows a schematic partial section of a control valve 11 according to the invention. This control valve 11 comprises a housing 12 having a first inlet or a first opening 14 and a second inlet or a second opening 16, which are connected to one another by a passage 17. In the passage 17 a of the first opening 14 associated regulating chamber 19 is provided. In this regulating chamber 19, a guide portion 21 is inserted or screwed, which seals the regulating chamber 19 with respect to this housing-open side via a seal 22. This guide section 21 may be formed as a separate component to which a drive device 24 can be fastened. Likewise, this guide portion 21 may be part of this drive means 24.

Diese Antriebseinrichtung 24 kann im Aufbau unterschiedlich ausgebildet sein. Beispielsweise kann ein elektrischer Antrieb, insbesondere ein Schrittmotor, vorgesehen sein. Alternativ kann ein elektromagnetischer Antrieb, ein pneumatischer Antrieb oder ein Antrieb mittels eines FGL (Formgedächtnislegierung)-Aktuators vorgesehen sein. Diese Antriebseinrichtung 24 steuert ein Nadelventil 26 durch eine Hubbewegung einer Ventilnadel 33 relativ zum Ventilelement 31 an. Dabei taucht diese Ventilnadel 33 mehr oder weniger weit in eine Durchgangsbohrung 32 des Ventilelements 31. Zur Positionserkennung der Ventilnadel 33 können Sensoren vorgesehen sein. Beispielsweise kann ein Hall-Sensor eingesetzt werden. This drive device 24 may be designed differently in structure. For example, an electric drive, in particular a stepper motor, can be provided. Alternatively, an electromagnetic drive, a pneumatic drive or a drive can be provided by means of a FGL (Shape Memory Alloy) actuator. This drive device 24 controls a needle valve 26 by a lifting movement of a valve needle 33 relative to the valve element 31. This valve needle 33 dives more or less far into a through hole 32 of the valve member 31. For detecting the position of the valve needle 33 sensors may be provided. For example, a Hall sensor can be used.

In dem Regulierraum 19 ist des Weiteren ein Filterelement 28 eingesetzt, welches beispielsweise ringförmig ausgebildet ist und mittels des Führungsabschnitts 21 zum Gehäuse fixiert sein kann. Dadurch wirkt das Filterelement 28 bei der Zuführung des Fluids über die Öffnung 14. Des Weiteren kann ein Filterelement 29 der zweiten Öffnung 16 zugeordnet sein, so dass bei einer Zuführung des Fluids über die zweite Öffnung 16 ebenfalls Schmutzpartikel vor dem Eintritt in den Regulierraum 19 zurückgehalten werden.In the regulating chamber 19, a filter element 28 is further used, which is, for example, annular and can be fixed by means of the guide portion 21 to the housing. As a result, the filter element 28 acts upon the supply of the fluid through the opening 14. Furthermore, a filter element 29 may be assigned to the second opening 16, so that when the fluid is supplied via the second opening 16 dirt particles are also retained prior to entry into the regulation chamber 19 become.

Figur 2 zeigt eine schematische Vergrößerung des Aufbaus des Regelventils 11, welches nachfolgend beschrieben wird. Figure 2 shows a schematic enlargement of the structure of the control valve 11, which will be described below.

Das Ventilelement 31 umfasst die Durchgangsbohrung 32, in welche die Ventilnadel 33 des Nadelventils 26 eingreift. Diese Durchgangsbohrung 32 umfasst am Außenumfang einen Ventilsitz 34. Die Ventilnadel 33 ist bevorzugt kegelförmig ausgebildet und umfasst eine Steuerfläche 36, welche sich von einer Spitze 37 der Ventilnadel 33 im Querschnitt zunehmend vergrößert, wobei verschiedene Verlaufsformen vorgesehen sein können. Der Spitze 37 der Ventilnadel 33 gegenüberliegend ist ein Ventilschließglied 38 vorgesehen, welches in der Steuerfläche 36 integriert sein kann. Die Ventilnadel 33 weist unmittelbar an das Ventilschließglied 38 angrenzend oder weiter zur Spitze 37 der Ventilnadel 33 beabstandet einen Anschlag 39 auf, der sich in radialer Richtung weiter nach außen erstreckt als das Ventilschließglied 38. The valve element 31 comprises the through-bore 32 into which the valve needle 33 of the needle valve 26 engages. The valve needle 33 is preferably conical in shape and comprises a control surface 36, which increases progressively from a tip 37 of the valve needle 33 in cross section, wherein different waveforms can be provided. The tip 37 of the valve needle 33 opposite a valve closure member 38 is provided, which may be integrated in the control surface 36. The valve needle 33 has immediately adjacent to the valve closing member 38 adjacent or further to the tip 37 of the valve needle 33 spaced a stop 39 which extends in the radial direction to the outside than the valve closing member 38th

Das Ventilelement 31 ist beispielsweise topf- oder napfförmig ausgebildet, wobei im Boden des Topfes die Durchgangsbohrung 32 vorgesehen ist. Beabstandet am Rand des Topfes ist ein Abdichtungselement 41 vorgesehen, welches mittels einem ringförmigen Anschlagelement 42 zum Ventilelement 31 aufgenommen und positioniert ist. Dieses Anschlagelement 42 kann aufgepresst, angeschweißt, angelötet oder aufgeschraubt sein. Das Anschlagelement 42 weist eine Anschlagfläche 43 auf, welche gegenüber liegend an einer Auflagefläche 45 am Gehäuse 12 aufliegt. Diese Auflagefläche 45 umgibt den Durchgangskanal 17 und grenzt den Regulierraum 19 ab. The valve element 31 is, for example, pot-shaped or cup-shaped, wherein the through-bore 32 is provided in the bottom of the pot. Spaced at the edge of the pot, a sealing element 41 is provided, which is received and positioned by means of an annular stop member 42 to the valve member 31. This stop element 42 can be pressed on, welded, soldered or screwed. The stop element 42 has a stop surface 43, which rests opposite lying on a bearing surface 45 on the housing 12. This bearing surface 45 surrounds the through channel 17 and delimits the regulating chamber 19.

Im Übergangsbereich zwischen der Auflagefläche 45 und dem Durchgangskanal 17 ist ein Strömungsventilsitz 47 durch eine in Richtung in den Aufnahmeraum 19 weisende Erhöhung vorgesehen, welche in das Abdichtungselement 41 zumindest teilweise an- oder eingreift, sofern das Ventilelement 31 in einer ersten Arbeitsposition 30 angeordnet ist. In the transition region between the support surface 45 and the passage 17, a flow valve seat 47 is provided by a pointing in the direction of the receiving space 19 elevation, which at least partially on or engages in the sealing member 41, provided that the valve member 31 is disposed in a first working position 30.

Zwischen dem Führungsabschnitt 21 und dem Ventilelement 31 ist eine Schließfeder 49 vorgesehen, welche das Ventilelement 31 in einer Ausgangsposition 30 beziehungsweise ersten Arbeitsposition durch seine Schließkraft positioniert. Die Schließfeder 49 ist am Außenumfang des Führungsabschnitts 31 vorzugsweise geführt. Gegenüberliegend ist die Schließfeder 49 vorzugsweise an einem Randbereich des Ventilelements 31 und dem Anschlagelement 42 ebenfalls aufgenommen und geführt. Between the guide portion 21 and the valve element 31, a closing spring 49 is provided, which positions the valve element 31 in a starting position 30 or first working position by its closing force. The closing spring 49 is preferably guided on the outer circumference of the guide section 31. Opposite, the closing spring 49 is preferably also received and guided on an edge region of the valve element 31 and the stop element 42.

Innerhalb des Führungsabschnitts 21 ist eine Hülse 51 vorgesehen, welche an dem Ventilelement 31 vorzugsweise unlösbar befestigt ist. Diese Hülse umgreift den topfförmigen Abschnitt des Ventilelements 31. Die Hülse 51 ist vorzugsweise daran angeschweißt, angelötet, geschraubt oder aufgepresst. An einer Umfangswand der Hülse 51 sind Ausnehmungen 52 vorgesehen, so dass das Fluid im Regulierraum 19 auch in einen Innenraum der Hülse 51 gelangen kann. An einem stirnseitigen Ende der Hülse 51 ist eine Öffnung 54 vorgesehen, durch welche sich ein Schaft 56 der Ventilnadel 33 erstreckt, so dass die Ventilnadel 33 mit dem Anschlag 39 innerhalb der Hülse 51 angeordnet ist. Der Anschlag 39 der Ventilnadel 33 ist im Außenumfang größer als der Durchmesser der Öffnung 54 der Hülse 51, so dass der Anschlag 39 an einer inneren Stirnfläche der Hülse 51 nach dem Durchlaufen eines ersten Arbeitshubs der Ventilnadel 33 anliegen kann.Within the guide portion 21, a sleeve 51 is provided, which is preferably permanently attached to the valve element 31. This sleeve surrounds the pot-shaped portion of the valve element 31. The sleeve 51 is preferably welded thereto, soldered, screwed or pressed. On a peripheral wall of the sleeve 51 recesses 52 are provided so that the fluid in the regulating chamber 19 can also reach into an interior of the sleeve 51. At an end face of the sleeve 51, an opening 54 is provided, through which a shaft 56 of the valve needle 33 extends, so that the valve needle 33 is arranged with the stop 39 within the sleeve 51. The stop 39 of the valve needle 33 is larger in the outer circumference than the diameter of the opening 54 of the sleeve 51, so that the stop 39 can abut against an inner end face of the sleeve 51 after passing through a first working stroke of the valve needle 33.

In Figur 2 ist die Ventilnadel 33 in einer Schließposition 61 dargestellt. Das Ventilelement 31 liegt fluiddicht über dem Abdichtungselement 41 an dem Strömungsventilsitz 47 an. In FIG. 2, the valve needle 33 is shown in a closed position 61. The valve element 31 abuts the flow valve seat 47 in a fluid-tight manner above the sealing element 41.

Für einen Kühlbetrieb eines Wärmepumpenkreislaufs, in welchem das Regelventil 11 eingesetzt ist, durchströmt das Fluid das Gehäuse 12 des Regelventils 11 gemäß den dargestellten Pfeilen. Das Fluid wird über die erste Öffnung 14 zugeführt und über die zweite Öffnung 16 abgeführt. Bei der in Figur 2 dargestellten Anordnung der Ventilnadel 33 und des Ventilelements 31 im Regulierraum 13 ist der Durchgangskanal 17 gesperrt. Das Regelventil 11 ist geschlossen. For a cooling operation of a heat pump cycle, in which the control valve 11 is used, the fluid flows through the housing 12 of the control valve 11 according to the arrows shown. The fluid is supplied via the first opening 14 and discharged via the second opening 16. In the arrangement of the valve needle 33 and the valve element 31 in the regulating chamber 13 shown in FIG. 2, the through-channel 17 is blocked. The control valve 11 is closed.

In einem Kühlbetrieb wird die Ventilnadel 33 mittels der Antriebseinrichtung 24 angesteuert, wobei die Steuerung 62 eine Hubbewegung der Ventilnadel 33 bestimmt, um diese Ventilnadel 33 aus einer Schließposition in eine Öffnungsposition zu überführen, wie dies in Figur 3 dargestellt ist.In a cooling operation, the valve needle 33 is actuated by means of the drive device 24, wherein the controller 62 determines a lifting movement of the valve needle 33 to transfer this valve needle 33 from a closed position to an open position, as shown in Figure 3.

Die Figur 3 zeigt, dass das Nadelventil 26 geöffnet ist. Bei der gemäß Figur 2 dargestellten Durchströmungsrichtung arbeitet das Nadelventil 26 als Expansionsventil. Dabei kann die Veränderung des freigegebenen Querschnitts in der Durchgangsbohrung 32 durch die Ventilnadel 33 über die Hubposition der Ventilnadel 33 relativ zur Durchgangsbohrung 32 bestimmt sein. Bei dieser Arbeitsweise wird das Ventilelement 31 durch die Schließfeder 49 in einer abdichtenden Position zum Durchgangskanal 17 gehalten, wobei die Anschlagfläche 43, welche auf der Auflagefläche 45 aufliegt, eine Überbelastung des Abdichtungselementes 41 verhindert. Gleichzeitig nimmt dadurch das Ventilelement 31 eine definierte Position innerhalb des Arbeitsraums ein. Ergänzend wirkt der anstehende Druck im Regulierraum 19 eingangsseitig an der ersten Öffnung 14, der größer ist als der ausgangsseitige Druck an der zweiten Öffnung 16, auf das Ventilelement 31, um dieses in dieser Schließposition anzuordnen. FIG. 3 shows that the needle valve 26 is open. In the flow direction shown in Figure 2, the needle valve 26 operates as an expansion valve. In this case, the change in the released cross section in the through hole 32 may be determined by the valve needle 33 via the stroke position of the valve needle 33 relative to the through hole 32. In this mode of operation, the valve element 31 is held by the closing spring 49 in a sealing position to the passage 17, wherein the stop surface 43, which rests on the support surface 45, prevents overstressing of the sealing element 41. At the same time, the valve element 31 thereby assumes a defined position within the working space. In addition, the applied pressure in the regulating chamber 19 on the input side acts on the first opening 14, which is greater than the output-side pressure on the second opening 16, on the valve element 31 in order to arrange it in this closed position.

Durch die Ansteuerung der Ventilnadel 33 mit der Antriebseinrichtung 34 mit einem ersten Arbeitshub zum Öffnen der ersten Durchgangsbohrung 32, bei dem die Ventilnadel aus einer geschlossenen Position gemäß Figur 2 in eine geöffnete Position gemäß Figur 4 übergeführt ist, insbesondere die Ventilnadel 33 aus der Durchgangsbohrung 32 herausgeführt wurde, wird auch erreicht, dass ein Druckausgleich des herrschenden Differenzdruckes zwischen der ersten Öffnung 14 und der zweiten Öffnung 16 erfolgt. Dadurch wird die Öffnungskraft für das Ventilelement 31 reduziert, welche durch die Antriebseinrichtung 24 über die Ventilnadel 33 zum Abheben des Ventilelementes 31 vom Ventilsitz 34 erforderlich ist. Durch die Ansteuerung einer Hubbewegung der Ventilnadel 33 kann durch den ersten Arbeitshub 58 ein Expansionsquerschnitt in der Drosselbohrung 32 angesteuert werden. Ebenso kann durch die Ansteuerung des zweiten Arbeitshubes eine Öffnungs- und Schließbewegung des Ventilelementes 31 bezüglich dem Strömungsventilsitz 47 zum Öffnen der Durchtrittsöffnung 18 erfolgen, so dass eine zwangsweise Ansteuerung von verschiedenen Öffnungsquerschnitten ermöglicht ist. Sofern das Ventilelement 31 vom Strömungsventilsitz 47 im Expansionsbetrieb abgehoben ist, wird die Druckdifferenz zwischen der ersten Öffnung 14 und der zweiten Öffnung 16 auf ein Minimum reduziert. By controlling the valve needle 33 with the drive device 34 with a first working stroke for opening the first through hole 32, in which the valve needle is transferred from a closed position according to Figure 2 in an open position shown in FIG 4, in particular the valve needle 33 from the through hole 32nd has been brought out, it is also achieved that a pressure equalization of the prevailing differential pressure between the first opening 14 and the second opening 16 takes place. Thereby, the opening force for the valve element 31 is reduced, which is required by the drive means 24 via the valve needle 33 for lifting the valve element 31 from the valve seat 34. By controlling a lifting movement of the valve needle 33, an expansion cross section in the throttle bore 32 can be controlled by the first working stroke 58. Likewise, by the activation of the second working stroke, an opening and closing movement of the valve element 31 with respect to the flow valve seat 47 to open the passage opening 18, so that a forced activation of different opening cross sections is made possible. If the valve element 31 is lifted from the flow valve seat 47 in the expansion operation, the pressure difference between the first opening 14 and the second opening 16 is reduced to a minimum.

In den Figuren 4 und 5 sind Arbeitspositionen des Regelventils 11 bei einem Wärmepumpenbetrieb dargestellt. Bei dem Wärmepumpenbetrieb durchströmt das Fluid das Gehäuse 12 des Regelventils 11, indem das Fluid über die Öffnung 16 in den Regulierraum 19 eintritt und von dort aus zur ersten Öffnung 14 geführt wird.In Figures 4 and 5 working positions of the control valve 11 are shown in a heat pump operation. In the heat pump operation, the fluid flows through the housing 12 of the control valve 11, in that the fluid enters the regulation chamber 19 via the opening 16 and is guided from there to the first opening 14.

Zur Erzielung eines großen Durchströmungsvolumens im Wärmepumpenbetrieb wird das Nadelventil 26 geöffnet. Dabei durchläuft die Ventilnadel 33 einen ersten Arbeitshub, der eine Größe umfassen kann, so dass der Anschlag 39 in einer inneren Stirnfläche der Hülse 51 anliegt. Das Ventilelement 31 und die Ventilnadel 33 bilden in diesem Betriebszustand ein erstes Strömungsventil, um beispielsweise einen Druckausgleich zwischen der Eingangsseite in der zweiten Öffnung 16 sowie der Ausgangsseite in der ersten Öffnung 14 zu erzielen. Zur Erhöhung des Strömungsquerschnitts wird ein zweiter Arbeitshub der Ventilnadel 33 angesteuert, um ein zweites Strömungsventil 67 zu öffnen. Dieses zweite Strömungsventil 67 wird durch das Abdichtungselement 41 des Ventilelementes 31 und den Strömungsventilsitz 47 gebildet. To achieve a large flow volume in heat pump operation, the needle valve 26 is opened. In this case, the valve needle 33 passes through a first working stroke, which may include a size, so that the stop 39 abuts in an inner end face of the sleeve 51. The valve element 31 and the valve needle 33 form in this operating state, a first flow valve, for example, to achieve a pressure equalization between the input side in the second opening 16 and the output side in the first opening 14. To increase the flow cross section, a second working stroke of the valve needle 33 is actuated in order to open a second flow valve 67. This second flow valve 67 is formed by the sealing member 41 of the valve element 31 and the flow valve seat 47.

Zum Öffnen des zweiten Strömungsventils 67 kann bei einer geringeren Druckdifferenz zwischen der zweiten Öffnung 16 und der Öffnung 14 das Ventilelement 31 durch einen zweiten Arbeitshub der Ventilnadel 33 erfolgen, indem mittels des Anschlags 39 die Hülse 51 und somit das Ventilelement 31 zwangsweise von dem zweiten Strömungsventilsitz 47 abgehoben werden. Dies ist in Figur 5 dargestellt. Dabei durchläuft das Ventilelement 31 einen Hub 71, wodurch ein großes Strömungsvolumen freigegeben wird, so dass das Fluid unmittelbar von dem Durchgangskanal 17 in den Regulierraum 19 gelangen und von dort aus über die erste Öffnung 14 wieder abströmen kann.To open the second flow valve 67, the valve element 31 can be carried out by a second operating stroke of the valve needle 33 at a lower pressure difference between the second opening 16 and the opening 14 by means of the stop 39, the sleeve 51 and thus the valve element 31 forcibly from the second flow valve seat 47 are lifted. This is shown in FIG. In this case, the valve element 31 passes through a stroke 71, whereby a large flow volume is released, so that the fluid can pass directly from the passageway 17 into the regulating chamber 19 and from there via the first opening 14 can flow out again.

Durch die Ausbildung des Anschlags 39 an der Ventilnadel 33 ist ein gesichertes Abheben und Öffnen des zweiten Strömungsventils 67 im Wärmepumpenbetrieb gegeben. Due to the formation of the stop 39 on the valve needle 33 a secured lifting and opening of the second flow valve 67 is given in heat pump operation.

Sofern die Druckdifferenz zwischen der zweiten Öffnung 16 und der ersten Öffnung 14 hinreichend groß ist, beispielsweise drei bar oder mehr aufweist, wird bei der Einleitung des ersten Arbeitshubes der Ventilnadel 33 das Ventilelement 31 gleichzeitig von dem Strömungsventilsitz 47 abheben, so dass ein Öffnen des ersten Strömungsventils 66 gar nicht erfolgt, sondern unmittelbar das zweite Strömungsventil 67 geöffnet wird. If the pressure difference between the second opening 16 and the first opening 14 is sufficiently large, for example, three bar or more, at the initiation of the first working stroke of the valve needle 33, the valve element 31 simultaneously lift off from the flow valve seat 47, so that an opening of the first Flow valve 66 does not take place, but directly the second flow valve 67 is opened.

Durch die Schließkraft der Schließfeder 49 kann der Öffnungszeitpunkt des zweiten Strömungsventils 67 beeinflusst werden.By the closing force of the closing spring 49, the opening time of the second flow valve 67 can be influenced.

In Figur 6 ist eine schematische Schnittansicht einer alternativen Ausführungsform des Regelventils 11 dargestellt. Diese alternative Ausführungsform des Regelventils 11 unterscheidet sich lediglich von den in den Figuren 1 bis 5 dargestellten Ausführungsformen dadurch, dass anstelle eines Anschlags 39 an einem der Spitze 37 der Ventilnadel 33 gegenüberliegenden Ende ein Mitnehmer 73 vorgesehen ist. Der Anschlag 39 ist entfallen. Der Mitnehmer 73 erstreckt sich von der Spitze 37 der Ventilnadel 33 durch die Durchgangsbohrung 32 hindurch und weist Halteelemente oder Greifabschnitte oder dergleichen auf, welche die Durchgangsbohrung 32 hintergreifen. Sobald die Ventilnadel 33 den ersten Arbeitshub 58 durchlaufen hat, hintergreift der Mitnehmer 73 die Durchgangsbohrung 32. Beim Einleiten des zweiten Arbeitshubes 59 wird das Ventilelement 31 von dem Strömungsventil 47 zwangsweise abgehoben und kann mit einem Hub 71 gemäß Figur 5 beaufschlagt werden. FIG. 6 shows a schematic sectional view of an alternative embodiment of the control valve 11. This alternative embodiment of the control valve 11 differs only from the embodiments shown in Figures 1 to 5, characterized in that instead of a stop 39 on one of the tip 37 of the valve needle 33 opposite end, a driver 73 is provided. The stop 39 is omitted. The driver 73 extends from the tip 37 of the valve needle 33 through the through hole 32 and has holding elements or gripping portions or the like, which engage behind the through hole 32. As soon as the valve needle 33 has passed through the first working stroke 58, the driver 73 engages behind the through-bore 32. When the second working stroke 59 is initiated, the valve element 31 is forcibly lifted by the flow valve 47 and can be acted upon by a stroke 71 according to FIG.

Bei einer solchen Ausführungsform vereinfacht sich die Gestaltung der Hülse 51, da diese lediglich als ein Rohrstück auszubilden ist, so dass diese Hülse 51 zum einen am Ventilelement 31 fixiert ist und zum anderen innerhalb des Führungsabschnitts 21 die Einführung für das Ventilelement 31 bildet.In such an embodiment, the design of the sleeve 51 is simplified, since this is only to be formed as a piece of pipe, so that this sleeve 51 is fixed on the one hand on the valve element 31 and on the other within the guide portion 21, the introduction for the valve element 31 forms.

Im Übrigen gelten die analogen Ausführungen zu den Figuren 1 bis 5 auch für diese Ausführungsform.Incidentally, the analogous explanations to FIGS. 1 to 5 also apply to this embodiment.

In Figur 7 ist ein schematisches Diagramm dargestellt, aus welchem die Änderung der Strömungsquerschnitte bei einer Ansteuerung des Regelventils 11 als Expansionsventil hervorgehen. Das Fluid strömt im Kühlbetrieb von der ersten Öffnung 14 zur zweiten Öffnung 16. In dem Diagramm ist entlang der X-Achse die Wegstrecke beziehungsweise der Hubweg der Arbeitshübe 58, 59 aufgetragen. Die Y-Achse stellt die Öffnungsquerschnitte der Durchgangsbohrung 32 und der Durchtrittsöffnung 18 im Durchgangskanal 17 dar. FIG. 7 shows a schematic diagram, from which the change of the flow cross-sections during control of the control valve 11 emerges as an expansion valve. The fluid flows in cooling operation from the first opening 14 to the second opening 16. In the diagram along the X-axis, the distance or the stroke of the working strokes 58, 59 is plotted. The Y axis represents the opening cross sections of the through hole 32 and the passage opening 18 in the passage 17.

Durch die Ansteuerung der Ventilnadel 33 innerhalb eines ersten Arbeitshubes 58 im Expansionsbetrieb kann die Durchgangsbohrung 32 vollständig geschlossen sein oder bezüglich deren Querschnitt teilweise oder vollständig geöffnet werden. Sofern nun ein erhöhter Massenstrom des Fluids von der ersten Öffnung 14 zur zweiten Öffnung gelangen soll, kann das Ventilelement 31 zwangsweise abgehoben werden, indem die Ventilnadel 33 durch die Antriebseinrichtung 24 mit einem zweiten Arbeitshub 59 beaufschlagt wird. Aufgrund des Anschlags 39 beziehungsweise des Mitnehmers 73 wird das Ventilelement 31 von dem Strömungsventil 47 abgehoben und eine vollständige Öffnung des maximalen Durchflussquerschnitts stellt sich ein. Aus dem vorgenannten ergibt sich die Kennlinie 75.By driving the valve needle 33 within a first working stroke 58 in the expansion operation, the through hole 32 may be completely closed or partially or completely opened with respect to the cross section. If now an increased mass flow of the fluid from the first opening 14 to reach the second opening, the valve element 31 can be forcibly lifted by the valve needle 33 is acted upon by the drive means 24 with a second working stroke 59. Due to the stop 39 and the driver 73, the valve element 31 is lifted from the flow valve 47 and a complete opening of the maximum flow cross section is established. From the above, the characteristic curve 75 results.

In Figur 8 ist ein schematisches Diagramm zur Ansteuerung der Strömungsquerschnitte des Regelventils 11 im Wärmepumpenbetrieb dargestellt. Im Wärmepumpenbetrieb strömt das Fluid von der zweiten Öffnung 16 zur ersten Öffnung 14.FIG. 8 shows a schematic diagram for controlling the flow cross sections of the control valve 11 in heat pump operation. During heat pump operation, the fluid flows from the second opening 16 to the first opening 14.

Sofern die Druckdifferenz zwischen der ersten Öffnung 14 und der zweiten Öffnung 16 gering ist, beispielsweise in einem Druckdifferenzbereich von 0,05 bar bis 10 bar und die Schließkraft der Schließfeder 36 darauf eingestellt ist, dass diese innerhalb dieses Druckdifferenzbereichs eine solche Schließkraft aufbringt, bleibt bei der Ansteuerung eines ersten Arbeitshubes 58 der Ventilnadel 33 das zweite Strömungsventil 67 geschlossen. Es erfolgt eine kontrollierte Strömung des Fluids über die Durchgangsbohrung 32 des ersten Strömungsventils 66 von der zweiten Öffnung 16 zur ersten Öffnung 14. Sofern nun eine weitere Freigabe eines Strömungsquerschnittes gewünscht ist, kann mit der Antriebseinrichtung 24 eine zweite Hubbewegung 59 der Ventilnadel 33 angesteuert werden, so dass die Durchtrittsöffnung 18 des Durchgangskanals 17 freigegeben wird. Diese Arbeitsweise ist durch die Kennlinie 76 dargestellt. If the pressure difference between the first opening 14 and the second opening 16 is small, for example, in a pressure difference range of 0.05 bar to 10 bar and the closing force of the closing spring 36 is set to this applies within this pressure difference range such a closing force remains the control of a first working stroke 58 of the valve needle 33, the second flow valve 67 is closed. There is a controlled flow of the fluid through the through hole 32 of the first flow valve 66 from the second opening 16 to the first opening 14. If now a further release of a flow cross section is desired, the drive means 24, a second stroke 59 of the valve needle 33 are driven so that the passage opening 18 of the passage channel 17 is released. This procedure is represented by the characteristic curve 76.

Sofern eine große Druckdifferenz zwischen der zweiten Öffnung 16 und der ersten Öffnung 14 anliegt, welche höher als die Schließkraft der Schließfeder 39 ist, wird bei der Ansteuerung eines ersten Arbeitshubes 58 der Ventilnadel 33 mittels der Antriebseinrichtung 24 aufgrund der Druckdifferenz das Ventilelement 31 unmittelbar von dem Strömungsventilsitz 47 abgehoben und das zweite Strömungsventil 67 beginnt sich sofort zu öffnen. In einem solchen Fall kann durch die Ansteuerung des ersten und zweiten Arbeitshubes 58, 59 der maximale Hub 71 des Ventilelementes 31 zum Strömungsventilsitz 47 angesteuert sein. Eine entsprechende Kennlinie ist durch die Bezugsziffer 77 in Figur 8 dargestellt. If a large pressure difference between the second opening 16 and the first opening 14 is applied, which is higher than the closing force of the closing spring 39, the valve element 31 is controlled by the drive means 24 due to the pressure difference, the valve element 31 directly from the control of a first working stroke 58 Flow valve seat 47 lifted and the second flow valve 67 begins to open immediately. In such a case, by controlling the first and second working strokes 58, 59, the maximum stroke 71 of the valve element 31 may be actuated to the flow valve seat 47. A corresponding characteristic curve is represented by the reference numeral 77 in FIG.

Claims (21)

1. Regelventil, welches für eine bidirektionale Strömungsrichtung in einem Fluidkreislauf ansteuerbar ist, mit einem Gehäuse (12), welches eine erste Öffnung (14) und eine zweite Öffnung (16) aufweist, die mit einem Durchgangskanal (17) miteinander verbunden sind, der eine Durchtrittsöffnung (18) aufweist und zwischen der ersten Öffnung (14) und der Durchtrittsöffnung (18) ein Regulierraum (19) gebildet ist und mit einem im Regulierraum (19) angeordneten Nadelventil (26), welches ein Ventilelement (31) mit einer Durchgangsbohrung (32) und einem Ventilsitz (34) aufweist und eine Ventilnadel (33) umfasst, die in einer Schließposition in dem Ventilsitz (34) des Ventilelements (31) anliegt und die Durchgangsbohrung (32) schließt sowie in einer geöffneten Position von dem Ventilsitz (34) abgehoben ist, mit einer Antriebseinrichtung (24), welche eine Hubbewegung der Ventilnadel (33) des Nadelventils (26) ansteuert, wobei die Ansteuerung der Ventilnadel (33) in Abhängigkeit einer Durchflussrichtung eines Fluids von der ersten Öffnung (14) zur zweiten Öffnung (16) oder der zweiten Öffnung (16) zur ersten Öffnung (14) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (31) mit der Ventilnadel (33) bei einer Strömungsrichtung von der ersten Öffnung (14) zur zweiten Öffnung (16) ein Expansionsventil (40) bildet und das Ventilelement (31) mit der Ventilnadel (33) bei einer Strömungsrichtung von der zweiten Öffnung (16) zur ersten Öffnung (14) ein erstes Strömungsventil (66) bildet und des Weiteren das Ventilelement (31) mit einem Abdichtungselement (41), das an einem Strömungsventilsitz (37) anliegt, der im Übergangsbereich zwischen dem Durchgangskanal (17) und dem Regulierraum (18) angeordnet ist, ein zweites Strömungsventil (67) bildet. Control valve, which is controllable for a bidirectional flow direction in a fluid circuit, with a housing (12) having a first opening (14) and a second opening (16) which are interconnected by a passageway (17) having a passage opening (18) and between the first opening (14) and the passage opening (18) a regulating chamber (19) is formed and with a in the regulating chamber (19) arranged needle valve (26) having a valve element (31) with a through bore (32 ) and a valve seat (34) and a valve needle (33) which abuts in a closed position in the valve seat (34) of the valve element (31) and the through hole (32) closes and in an open position of the valve seat (34) is lifted off, with a drive device (24), which controls a lifting movement of the valve needle (33) of the needle valve (26), wherein the control of the valve needle (33) in dependence of a Dur The direction of flow of a fluid from the first opening (14) to the second opening (16) or the second opening (16) to the first opening (14) is provided, characterized in that the valve element (31) with the valve needle (33) in a flow direction from the first opening (14) to the second opening (16) forms an expansion valve (40) and the valve element (31) with the valve needle (33) in a flow direction from the second opening (16) to the first opening (14) a first flow valve (66) and further comprising a valve member (31) having a sealing member (41) abutting a flow valve seat (37) disposed in the transitional area between the passageway (17) and the regulating space (18); 67).
2. Regelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Strömungsquerschnitt des zweiten Strömungsventils (67) größer als der Strömungsquerschnitt des ersten Strömungsventils (66) ist. Control valve according to claim 1, characterized in that a flow cross section of the second flow valve (67) is greater than the flow cross section of the first flow valve (66).
3. Regelventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Regulierraum (19) eine Schließfeder (49) vorgesehen ist, welche das am Ventilelement (31) vorgesehene zweite Strömungsventil (67) in einer Schließposition anordnet. Control valve according to Claim 1 or 2, characterized in that a closing spring (49) is provided in the regulating chamber (19), which arranges the second flow valve (67) provided on the valve element (31) in a closed position.
4. Regelventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilnadel (33) des Nadelventils (26) kegelförmig ausgebildet ist und eine Steuerfläche (36) aufweist, welche in die Durchgangsbohrung (32) eingreift und vorzugsweise eine Eintauchbewegung der Steuerfläche (36) durch ein Ventilschließglied (38) begrenzt. Control valve according to one of the preceding claims, characterized in that the valve needle (33) of the needle valve (26) is conical and has a control surface (36) which engages in the through bore (32) and preferably a plunging movement of the control surface (36) a valve closure member (38) limited.
5. Regelventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (24) einen ersten Arbeitshub (58) ansteuert, innerhalb dem die Ventilnadel (33) aus einer Schließposition zur Durchgangsbohrung (32) in eine einen Strömungsquerschnitt der Durchgangsbohrung (32) freigebende Öffnungspositionen überführbar ist.Control valve according to one of the preceding claims, characterized in that the drive device (24) controls a first working stroke (58) within which the valve needle (33) from a closed position to the through hole (32) in a flow cross section of the through hole (32) releasing opening positions is convertible.
6. Regelventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (31) dem Abdichtungselement (41) gegenüberliegend eine Hülse (51) aufnimmt, welche mit dem Ventilelement (31) fest verbunden ist, wobei das Ventilelement (31) mittels der Hülse (51) in einem Führungsabschnitt (21), insbesondere zylindrischen Führungsabschnitt, geführt ist, der an dem Gehäuse (12) oder einem Antriebsgehäuse vorgesehen ist. Control valve according to one of the preceding claims, characterized in that the valve element (31) the sealing member (41) opposite a sleeve (51) receives, which is fixedly connected to the valve element (31), wherein the valve element (31) by means of the sleeve ( 51) in a guide portion (21), in particular cylindrical guide portion, is guided, which is provided on the housing (12) or a drive housing.
7. Regelventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsabschnitt (21) an seinem Außenumfang eine Schließfeder (49) aufnimmt und führt, welche sich gegenüberliegend an dem Ventilelement (31) abstützt. Control valve according to claim 6, characterized in that the guide section (21) receives and guides on its outer circumference a closing spring (49), which is supported opposite to the valve element (31).
8. Regelventil nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass an einem stirnseitigen Ende des Führungsabschnitts (21), das zum Ventilelement (31) weist, eine Stirnfläche vorgesehen ist, welche eine Hubbewegung des Ventilelements (31) begrenzt. Control valve according to claim 6 or 7, characterized in that at an end face of the guide portion (21) facing the valve element (31), an end face is provided which limits a stroke movement of the valve element (31).
9. Regelventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilnadel (33) an einem einer Spitze (37) der Ventilnadel (33) gegenüberliegenden Ende ein Anschlag (39) aufweist, der nach einem ersten Arbeitshub der Ventilnadel (33) an einer Schulter der Hülse (51) anliegt oder dass an der Spitze der Ventilnadel (33) ein Mitnehmer (73) vorgesehen ist, der sich durch die Durchgangsbohrung (32) erstreckt und diese hintergreift. Control valve according to one of the preceding claims, characterized in that the valve needle (33) at a tip (37) of the valve needle (33) opposite end has a stop (39) after a first working stroke of the valve needle (33) on a shoulder the sleeve (51) is present or that at the top of the valve needle (33) has a driver (73) is provided which extends through the through hole (32) and engages behind this.
10. Regelventil nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die am Ventilelement (31) angeordnete Hülse (51) mit einer daran angeordneten Schulter eine Länge aufweist, so dass die innerhalb der Hülse (51) angeordnete Ventilnadel (33) einen ersten Arbeitshub durchläuft, bei welchem die Ventilnadel (33) in einer Schließposition zum Ventilsitz (34) und in eine dem Querschnitt der Durchgangsbohrung (32) vollständig freigebende Position am Ende des ersten Arbeitshubes überführbar ist. Control valve according to one of claims 6 to 9, characterized in that the valve element (31) arranged on the sleeve (51) having a shoulder disposed thereon has a length, so that within the sleeve (51) arranged valve needle (33) has a first working stroke passes through, in which the valve needle (33) in a closed position to the valve seat (34) and in a cross-section of the through hole (32) completely releasing position at the end of the first working stroke can be transferred.
11. Regelventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (31) mit einem zweiten Arbeitshub, der auf den ersten Arbeitshub folgt, ansteuerbar ist und das Ventilelement (31) zwangsweise durch den Anschlag (39) oder den Mitnehmer (73) in eine Position überführt, in der das zweite Strömungsventil (67) geöffnet ist.Control valve according to claim 9, characterized in that the valve element (31) with a second working stroke, which follows the first working stroke, and the valve element (31) forcibly by the stop (39) or the driver (73) in a position transferred, in which the second flow valve (67) is opened.
12. Regelventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdichtungselement (41) an dem Ventilelement (31) angespritzt ist oder durch ein Anschlagelement (42) zum Ventilelement (31) form- und/oder kraftschlüssig angeordnet ist und vorzugsweise als eine ringförmige Elastomerdichtung ausgebildet ist, welche an einem Strömungsventilsitz (47) zwischen dem Durchgangskanal (17) und dem Regulierraum (19) anliegt. Control valve according to one of the preceding claims, characterized in that the sealing element (41) is injection-molded on the valve element (31) or by a stop element (42) to the valve element (31) is arranged positively and / or non-positively and preferably as an annular elastomeric seal is formed, which rests against a flow valve seat (47) between the passage channel (17) and the regulating chamber (19).
13. Regelventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (31) eine Anschlagfläche (43) benachbart zum Abdichtungselement (41), vorzugsweise radial außerhalb liegend, aufweist, welche in einer Ausgangsposition an einer Auflagefläche (45) im Regulierraum (19) aufliegt. Control valve according to one of the preceding claims, characterized in that the valve element (31) has a stop surface (43) adjacent to the sealing element (41), preferably radially outward, which in an initial position on a bearing surface (45) in the regulating chamber (19). rests.
14. Regelventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Erhöhung den Strömungsventilsitz (47) für das zweite Strömungsventil (67) bildet. Control valve according to one of the preceding claims, characterized in that an increase forms the flow valve seat (47) for the second flow valve (67).
15. Regelventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Durchgangskanal (17) vor und nach dem Regulierraum (19) zumindest ein Filterelement (28, 29) vorgesehen ist oder zwischen der ersten Öffnung (14) und dem Regulierraum (19) und der zweiten Öffnung (16) und dem Regulierraum (19) jeweils ein Filterelement (28, 29) vorgesehen ist.Control valve according to one of the preceding claims, characterized in that in the passage channel (17) before and after the regulating chamber (19) at least one filter element (28, 29) is provided or between the first opening (14) and the regulating chamber (19) and the second opening (16) and the regulating chamber (19) each have a filter element (28, 29) is provided.
16. Regelventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (24) als ein elektrisch, elektromagnetisch, pneumatisch oder als ein Aktuator aus zumindest einer Formgedächtnislegierung angetriebener Motor ausgebildet ist, welcher mit einer Steuerung (62) angesteuert ist. Control valve according to one of the preceding claims, characterized in that the drive device (24) is designed as an electrically, electromagnetically, pneumatically or as an actuator of at least one shape memory alloy driven motor, which is controlled by a controller (62).
17. Regelventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Öffnungszeitpunkt des zweiten Strömungsventils (67) in Abhängigkeit von der Druckdifferenz des Fluides zwischen der zweiten Öffnung (16) und der ersten Öffnung (14) im Wärmepumpenbetrieb und einer Schließkraft der Schließfeder (49) besteht, und vorzugsweise der Öffnungszeitpunkt bei einer Druckdifferenz zwischen 0,05 bar und 10 bar durch die Schließkraft der Schließfeder (49) einstellbar ist. Control valve according to one of the preceding claims, characterized in that an opening time of the second flow valve (67) in dependence on the pressure difference of the fluid between the second opening (16) and the first opening (14) in heat pump operation and a closing force of the closing spring (49) exists, and preferably the opening time at a pressure difference between 0.05 bar and 10 bar by the closing force of the closing spring (49) is adjustable.
18. Verfahren zur Ansteuerung eines Regelventils für einen mit Fluid durchströmten Wärmepumpenkreislauf, der im Wärmepumpenbetrieb und Kühlbetrieb bidirektional angesteuert wird, bei dem ein Gehäuse (12) mit einer ersten Öffnung (14) und einer zweiten Öffnung (16) in dem Wärmepumpenkreislauf angeschlossen wird, wobei die erste und zweite Öffnung (14, 16) durch einen Durchgangskanal (17) miteinander verbunden sind, der eine Durchtrittsöffnung (18) aufweist und zwischen der ersten Öffnung (14) und der Durchtrittsöffnung (18) ein Regulierraum (19) gebildet wird und mit einem im Regulierraum (19) angeordneten Nadelventil (26), welches ein Ventilelement (31) mit einer Durchgangsbohrung (32) und einem Ventilsitz (34) aufweist und eine Ventilnadel (33) umfasst, die in einer Schließposition im Ventilsitz (34) des Ventilelementes (31) anliegt und die Durchgangsbohrung (32) geschlossen wird, sowie in einer geöffneten Position von dem Ventilsitz (34) abgehoben ist, und wobei eine Hubbewegung der Ventilnadel (33) durch eine Antriebseinrichtung (34) angesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, A method for controlling a control valve for a fluid-flow heat pump cycle, which is bidirectionally controlled in heat pump operation and cooling operation, in which a housing (12) having a first opening (14) and a second opening (16) is connected in the heat pump cycle, wherein the first and second openings (14, 16) are interconnected by a passageway (17) having a passage opening (18) and between the first opening (14) and the passage opening (18) a regulating chamber (19) is formed and with a in the regulating chamber (19) arranged needle valve (26) having a valve element (31) with a through bore (32) and a valve seat (34) and a valve needle (33) which in a closed position in the valve seat (34) of the valve element ( 31) and the through-bore (32) is closed, and in an open position of the valve seat (34) is lifted, and wherein a Hubbe movement of the valve needle (33) by a drive device (34) is driven, characterized

    - dass, im Kühlbetrieb, bei dem das Fluid von der ersten Öffnung (14) zur zweiten Öffnung (16) strömt, die Ventilnadel (33) zum Ventilelement (31) als ein Expansionsventil (40) angesteuert wird und der Strömungsquerschnitt der Durchgangsbohrung (32) im Ventilelement (31) durch die Größe eines ersten Arbeitshubs (58) der Ventilnadel (33) bestimmt wird, in that, in the cooling mode, in which the fluid flows from the first opening (14) to the second opening (16), the valve needle (33) is actuated to the valve element (31) as an expansion valve (40) and the flow cross section of the through hole (32 ) in the valve element (31) is determined by the size of a first working stroke (58) of the valve needle (33),

    - dass im Wärmepumpenbetrieb, bei dem die Strömungsrichtung des Fluids von der zweiten Öffnung (16) zur ersten Öffnung (14) strömt, die Ventilnadel (33) mit einem ersten Arbeitshub beaufschlagt wird, und - That in the heat pump mode in which the flow direction of the fluid from the second opening (16) to the first opening (14) flows, the valve needle (33) is acted upon by a first working stroke, and

    - bei geringer Druckdifferenz zwischen der zweiten Öffnung (16) und ersten Öffnung (14) ein erstes Strömungsventil (66) geöffnet wird, welches durch die Durchgangsbohrung (32) mit dem Ventilsitz (34) im Ventilelement (31) und der Ventilnadel (33) gebildet wird und zum Öffnen eines zweiten, am Ventilelement (31) vorgesehenen Strömungsventils (67), das durch einen Strömungsventilsitz (47) und ein daran anliegendes Abdichtungselement (41) des Ventilelements (31) gebildet wird, ein zweiter Arbeitshub der Ventilnadel (26) angesteuert wird, durch welchen das Ventilelement (31) entgegen der Schließfeder (49) von dem zweiten Strömungsventilsitz (47) abgehoben wird, - At low pressure difference between the second opening (16) and the first opening (14) a first flow valve (66) is opened, which through the through hole (32) with the valve seat (34) in the valve element (31) and the valve needle (33) is formed and for opening a second, on the valve element (31) provided flow valve (67) which is formed by a flow valve seat (47) and a fitting sealing element (41) of the valve element (31), a second operating stroke of the valve needle (26) is controlled, by which the valve element (31) against the closing spring (49) is lifted from the second flow valve seat (47),

    - oder bei einer höheren Druckdifferenz zwischen der zweiten Öffnung (16) und der ersten Öffnung (14) das zweite Strömungsventil (67) gleichzeitig mit dem ersten Arbeitshub der Ventilnadel (26) geöffnet wird.- Or at a higher pressure difference between the second opening (16) and the first opening (14), the second flow valve (67) is opened simultaneously with the first working stroke of the valve needle (26).
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungsbeginn des zweiten Strömungsventils (67) in Abhängigkeit von der Druckdifferenz der zweiten Öffnung (16) und der ersten Öffnung (14) und der Schließkraft der Schließfeder (49) bestimmt wird.A method according to claim 18, characterized in that the start of the opening of the second flow valve (67) in dependence on the pressure difference of the second opening (16) and the first opening (14) and the closing force of the closing spring (49) is determined.
20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass im Kühlbetrieb, bei dem das Fluid von der ersten Öffnung (14) zur zweiten Öffnung (16) strömt, die Ventilnadel (33) nach dem Ansteuern mit dem ersten Arbeitshub (58) mit einem zweiten Arbeitshub (59) angesteuert wird und das Ventilelement (31) von dem Strömungsventilsitz (47) abgehoben wird.A method according to claim 18 or 19, characterized in that in the cooling operation, in which the fluid flows from the first opening (14) to the second opening (16), the valve needle (33) after driving with the first working stroke (58) with a second operating stroke (59) is controlled and the valve element (31) is lifted from the flow valve seat (47).
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl in Kältebetrieb, wenn das Fluid von der ersten Öffnung (14) zur zweiten Öffnung (16) strömt als auch im Wärmepumpenbetrieb, wenn das Fluid von der zweiten Öffnung (16) zur ersten Öffnung (14) strömt zumindest eine zweistufige zwangsgesteuerte Expansion oder Drosselung des Fluides durch zumindest zwei aufeinanderfolgende Arbeitshübe (58, 59) der Ventilnadel (33) mittels der Antriebseinrichtung (14) angesteuert wird.Method according to one of claims 18 to 20, characterized in that both in the cooling mode, when the fluid flows from the first opening (14) to the second opening (16) and in heat pump operation, when the fluid from the second opening (16) first opening (14) flows at least a two-stage positively controlled expansion or throttling of the fluid by at least two successive strokes (58, 59) of the valve needle (33) by means of the drive means (14) is driven.

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