用于COP最优调节的Δp膨胀阀在高压侧接头中尤其在内部热交换器中的结合

摘要

本发明涉及一种用于在冷循环或者热循环中通过膨胀阀处的压差进行质量流量调节的膨胀阀，该膨胀阀：带有基体(31)，该基体(31)包括由阀座(33)包围的通孔(32)；且带有阀元件(34)，该阀元件(34)在闭合位置中闭合通孔(32)且贴靠在阀座(33)中并且设置成可在开启方向上相对于在基体(31)处的阀座(33)移位，其中，基体(31)构造成用于安装到内部热交换器(14)的接头(21)的联接部位(26，27)的孔口区段(29)中或安装到在冷循环或者热循环中的管道的接头(21)中，并且在基体(31)的外周缘(46)处具有固定区段(47)，该固定区段(47)利用互补的固定区段(48)以可松开的方式固定在接头(21)的联接部位(26，27)处。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在冷循环或者热循环中通过膨胀阀处的压差进行质量流量调节(Regelung)的膨胀阀。

背景技术

由文件US2006/0117793A1得知一种膨胀阀，其设置用于在冷循环中尤其是在用于车辆的空调中调节质量流量。该膨胀阀在管道区段中安装在内部热交换器和蒸发器之间。为此，该膨胀阀具有基体，该基体包括通孔，该通孔由阀座围绕且可利用阀元件在闭合位置中被关闭。该阀元件可在开启方向上朝向低压侧移位以用于调节高压。膨胀阀的基体在高压侧被插入到适合用于容纳膨胀阀的管道区段的孔口中。通过单独的螺栓连接，膨胀阀固定在其在管道区段中的位置中。

该布置具有如下缺点，即，由于该额外的用于将膨胀阀固定在管道区段中的螺栓连接而需要另一螺栓连接，其联接至内部热交换器。这具有如下缺点，即，需要额外的密封部位，由此降低了冷却剂循环的密封性。此外，存在增加的装配成本和材料成本。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提出一种这样的膨胀阀，即，其不需要额外的接口或部件以用于引入到冷循环或者热循环中。

该目的根据本发明通过权利要求1的特征来实现。

通过膨胀阀的根据本发明的这样的设计方案，即，膨胀阀带有基体，该基体构造成用于安装到内部热交换器的接头(尤其是高压侧接头)的孔口区段中或安装到冷循环或者热循环的管道的接头尤其是高压侧接头中，并且在外周缘处具有固定区段，该固定区段利用互补的固定区段以可松开的方式固定在接头中，具有如下优点，即，使得膨胀阀的简单的且快速的装配成为可能。

例如，直接在联接到内部热交换器处的导管接头之前，膨胀阀可安装到内部热交换器的接头或导管区段的接头中以用于固定在内部热交换器处，且随后管道区段或者其接头联接在内部热交换器的接头处。除了节省空间的设计方案之外，这样的布置此外具有如下优点，即，冷循环或者热循环具有较少密封部位，由此提高了整个冷循环或者热循环的密封性。同时，由此可提供材料成本上的减少，因为不需要用于容纳阀元件的额外的壳体。

根据本发明的一种优选的设计方案设置成，在基体处的固定区段构造成螺纹。由此可使得固定区段的简单制造和快速的安装成为可能。在使用作为螺纹的固定区段中，这样的膨胀阀同样被称作旋入式插装件(Einschraubpatrone)。备选地，该固定区段可构造成卡口闭锁部(Bajonettverschluss)。由此将同样获得螺纹的优点。

根据本发明的另一种备选的实施形式设置成，在基体处的固定区段构造成优选径向取向的支撑面，该支撑面贴靠在联接部位的孔口区段的环绕的优选径向取向的环面处，其中，该环面邻接孔口区段的孔壁。该布置具有如下优点，即，由此可应用成将膨胀阀简单地插入到接头的联接部位中且随后通过另一连接器件或类似者定位在联接部位中。

优选地，为了在联接部位中位置正确地布置和固定膨胀阀还设置有储能元件，其作用在基体的端侧处。相对而置地，储能元件优选地支撑在另一管区段处，该管区段通过外部的螺栓连接固定在联接部位处，从而使得膨胀阀的基体贴靠在接头的孔口区段中的环面处。

根据本发明的另一种有利的设计方案，在基体处邻近于固定区段设置有密封元件，该密封元件优选地相对于在基体处的固定区段设置在冷却剂的下游。由此以如下方式提高装配可靠性，即，密封元件在膨胀阀安装或推进到内部热交换器或管道的接头中时不与固定区段相接触。优选地，O形环设置作为密封元件，其固定地保持在基体处的环绕的槽口中。

膨胀阀优选地从接头的自由端部安装到孔口区段中且优选地如此，即，基体和阀元件完全布置在该接头中。由此，在一定程度上创造了一种在内部热交换器或管道的接头中处在内部的膨胀阀，其在先前的实施形式中的联接部位可保留。

根据本发明的另一有利的设计方案设置成，阀元件构造成销状，其中，阀元件的阀闭合节段相对于通孔布置在下游且阀元件优选地穿过通孔，以使得在上游设置有储能元件，该储能元件将阀闭合节段定位在阀座中。通过该布置，此外可使得非常细长的且紧凑的设计方案成为可能，从而使得膨胀阀同样可被安装到较小的孔口直径或者导管直径中。此外，膨胀阀设有最小数量的构件，更确切地说带有基体、阀元件和储能元件以及优选地带有调整螺母、弹簧座或调整螺母，其在组装的状态中形成单元且因此优选地行成旋入式插装件或插入式插装件(Einsteckpatrone)。

根据本发明的另一种有利的设计方案设置成，阀闭合节段以在其周缘之上单个或多个(einmal oder mehrmals)分布的方式包括凹口作为旁路，该凹口与阀座相对而置地布置。由此可获得，在闭合的膨胀阀中泄漏质量流量可流过。此外，该布置具有如下优点，即，在阀元件的开始的冲程中关于开启横截面的特性线不受影响，因为在阀闭合节段中的凹处远离阀座。

优选地设置成，至少一个凹口构造成缺口。这样的缺口可以简单的方式来制造。

根据本发明的另一种优选的设计方案设置成，基体具有用于阀元件的在通孔的上游延伸的引导区段。由此，阀元件可在其开启运动和闭合运动期间被引导，并且通过通孔确保正确地占据阀元件的闭合位置。

根据本发明的另一种优选的设计方案设置成，储能元件的一端部作用在引导区段处。由此不需额外的部件。相反地可通过该布置以及引导区段相对基体的优选单件式的构造创造紧凑的且部件减少的设计方案，其完全有效。

根据本发明的另一种优选的设计方案设置成，在调整螺母处设置有弹簧座，其作用为用于储能元件的浮动支承。由此可获得，储能元件以较小的迟滞来工作。

根据本发明的另一种优选的设计方案，在阀元件的开启方向上在阀座处紧随地设置有开启横截面，该开启横截面不依赖于阀闭合节段的开启位置与阀闭合节段的外周缘构造节流。在此设置成，开启横截面的长度至少包括阀冲程的长度，从而使得不依赖于阀冲程提供恒定的节流横截面。由此可获得后置节流(Nachdrosselung)，其相对前置节流具有如下优点，即，减小了在节流部位处的气体形成。该节流部位因此，在压力上升为较高时限制了质量流量，由此创造了冷循环或者热循环的改进的工作条件。

膨胀阀(其尤其地构造成内装式插装件(Einbaupatrone))此外具有如下优点，即，至少一个输送孔(其穿过引导区段且通向通孔)以在1°和90°之间的角度来设置，其中，优选地设置有小于60°的角度。这意味着，输送孔在冷却剂的上游取向，从而在流动方向上需要较少的改变。这可有助于减少气体形成。因此，输送孔完全地或部分地相反于流动方向指向，从而使得降低紊流的形成。

附图说明

本发明以及本发明的另外的有利的实施形式和改进方案在下面借助在附图中示出的例子作进一步描述和说明。由说明书和附图获得的特征根据本发明可单独地或多个地以任意组合的方式被应用。其中：

图1显示了冷循环的示意性图示，

图2显示了穿过内部热交换器的接头的示意性的横截面，

图3显示了被安装在根据图2的接头中的膨胀阀的示意性放大视图，

图4显示了根据图2的膨胀阀的用于后置节流的布置的示意性放大视图，

图5显示了相对图3的膨胀阀的备选的实施形式的示意性放大视图，

图6显示了带有在接头中的备选的固定的根据图5的膨胀阀的示意性放大视图，

图7显示了用于说明后置节流的效果的图表，且

图8显示了相对于图2的备选的实施形式的透视视图。

具体实施方式

图1显示了尤其地被安装在机动车中的空调的冷循环和/或热循环11。在冷却剂压缩机12中，气体状的冷却剂(尤其是R134a)被压缩。经压缩的冷却剂被输送给冷凝器13，在该冷凝器13处进行在已压缩的冷却剂和环境之间的热交换，以便于冷却冷却剂。在冷凝器13的下游可设置有积聚器17，以便于分开气相和液相的冷却剂且同时收集液相冷却剂。离开冷凝器13或者积聚器17的冷却剂到达内部热交换器14。在内部热交换器14和蒸发器16之间设置有膨胀阀15。通过膨胀阀15，依赖于存在的(anliegend)压差调节空调的质量流量。冷却剂由膨胀阀15到达蒸发器16。在蒸发器16中，冷却剂从环境中吸收热量。从该蒸发器16起，冷却剂通过内部热交换器14又被输送给冷却剂压缩机12。

在图2中示意性放大地示出了内部热交换器14的接头21。内部热交换器14由双重管组件22形成，其中，外部的管横截面(Rohrquerschnitt)与冷凝器13处于连接中。通过膨胀阀15，冷却剂被引导至蒸发器16。接头21具有第一联接部位26，在该第一联接部位26处可联接有通向蒸发器16的管道。接头21在该第二联接部位26附近具有第二联接部位27，该第二联接部位27将冷却剂由蒸发器16引导至内部热交换器14。从该联接部位27起，冷却剂通过内部热交换器14的内部管道区段28到达冷却剂压缩机12。

因此，膨胀阀15安装在高压侧，其中，膨胀阀15如此地安装在第一联接部位26的孔口区段29中，即，使得可无阻碍地联接在第一联接位置26处的管道连接。

在图3中示出了根据图2的膨胀阀15的示意性放大的视图。膨胀阀15包括基体31，该基体31包括带有邻接于其处的阀座33的通孔32。此外，基体31容纳阀元件34，该阀元件34例如构造成销状且包括阀闭合节段(Ventilschlieβglied)36，该阀闭合节段36在闭合位置中闭合通孔32且贴靠在阀座33处。为了闭合位置的布置设置有储能元件37，该储能元件37以一端部布置在阀元件34处。在相对而置的端部处，优选地设置有调整螺母38，以便于调整弹簧预紧力或者阀元件34的开启时刻。相对于调整螺母38，储能元件37作用在引导区段39处，该引导区段39优选地与基体31构造成单件。通常，阀闭合节段36被引导直接穿过引导区段39。补充地，可优选地在引导区段39处设置有引导套41，以便于引导阀元件34。在引导区段39中设置有输送孔43，通过该输送孔43冷却剂到达通孔32。一旦高压已超过确定的值，则阀元件34在流动方向上打开，也就是说，实现向左的开启运动。

基体31在其外周缘46处具有固定区段47，该固定区段47接合到互补的固定区段48中，该固定区段48设置在第一联接部位26的孔口区段29中。在根据图3的实施例中，固定区段47构造成螺纹，尤其是构造成细螺纹。为了调整定位或者位置，可在联接部位26处构造凸肩50，以便于确保膨胀阀15在孔口区段29中的限定的位置。在固定区段47的下游，优选地在基体31处设置有凹槽状的凹口52，在该凹口52中布置有密封元件53，优选地O形环密封件。因此，可实现在孔口区段29和膨胀阀15的基体31之间的密封，从而创造密封的布置且不产生泄漏流量。备选地，在该区域中可特意地设置有凹陷部或铣削部以便于确保这样的限定的泄漏流量。

基体31具有开口锥形部55，从而使得流过通孔32的冷却剂可流走。在开口锥形部55的下游设置有装配区段56，该装配区段56例如使得如下成为可能，即，利用工具以简单的方式将膨胀阀15以相对接头21固定的方式固定。

除了先前所描述的实施形式之外可设置成，阀元件在通孔32的上游闭合布置在其处的阀座。

在图4中示出了通过膨胀阀15的后置节流的示意性放大视图。在该实施形式中，邻近于阀座33设置有开启横截面58，其包括这样的长度，即，该长度至少包括阀元件34的最大的开启运动的冲程以及阀闭合节段36的外周缘区段60的长度。优选地，阀闭合节段36的外周缘区段60和开启横截面58构造成恒定的，从而构造后置节流，也就是说，虽然冲程运动增加但是恒定的节流横截面起作用且因此提供后置节流，该后置节流同样限制在通孔32中的质量流量。

优选地，在阀闭合节段36处设置有凹口45以用于形成旁路44该凹口45优选地优选地构造成缺口。该凹口45单个或多个地布置在阀闭合节段36处的周缘上，且优选地与阀座33相对而置。通过凹口45(其同样可构造成不是缺口)，获得所谓的泄漏质量流量。

在图5中示出了相对图3的膨胀阀15的备选的实施形式的示意性截面图示。下面仅涉及不同的构造形式。另外，该实施相对图3适用。

在该实施形式中，通孔43不垂直于在开启运动和闭合运动期间的阀元件34的冲程运动取向，而是在流动方向上倾斜。例如，通孔43以相对于阀元件34的纵轴线约为30°的角度倾斜。由此可给出有利于流动的布置。

此外，在该实施形式中例如设置有过滤器或滤网65，其例如通过螺纹66直接固定在基体31处。

此外，该实施形式除了用于储能元件37的调整螺母38之外例如还具有弹簧座40，该弹簧座40使得储能元件37的浮动支承成为可能，由此储能元件尤其是弹簧元件以较小的迟滞来工作。

在图6中示出了带有根据图5的构造的膨胀阀15。相对图5中的实施形式，根据图6的实施形式在膨胀阀15在接头21中的固定方面不同。其余适用先前的实施方案。作为由螺纹构造成固定区段47，48的替代，该实施形式具有带有环面71的阶梯式孔口区段29，该环面71由孔口区段29邻接。基体31的支撑面70支撑在环面71处，该支撑面70同样优选地构造成径向环面。在基体31的相对而置的端侧73处作用有另一储能元件74，该储能元件74将膨胀阀15固定在孔口区段26中。储能元件74的相对而置的端部(其未进一步示出)通过另一管道(其通过外部的螺旋联接件来固定)被保持。

在图7中示出了示意性的图表，其示出了后置节流的效果。由一定的开启横截面起，虽然压力继续上升但是不可释放更大的开启横截面，如由特征线61示出的那样。这意味着，质量流量保持受限且不持续地增加，如由特征线62示出的那样。

在图8中示出了相对图2的备选的实施形式。在该实施形式中如此地设置有冷却剂流的引导，即，载有高压的冷却剂由冷凝器通过内部热交换器14的双重管或者同轴管的中间的通道28输送给接头21。在通过膨胀阀15(该膨胀阀15布置在接头21的第一联接部位26中)膨胀之后，载有低压的冷却剂流动至蒸发器16。由蒸发器16起，冷却剂通过接头21的第二联接部位27输送给内部热交换器14。在接头21中例如建议，在端侧安装膨胀阀15。其余适用上述图的实施方案。