膨胀阀的制作方法

1.本发明涉及一种膨胀阀。


背景技术：

2.现有技术中已知这样的膨胀阀，其具有用于部分地容纳线性致动器(德语：linearstellantrieb)的压力容器、阀块和用于将压力容器与阀块连接的适配器。在现有技术的膨胀阀中，压力容器被插入到适配器中，其中，适配器的焊接唇在压力容器的底部区域沿圆周方向包围压力容器的壁。压力容器借助周向的焊缝与适配器连接。在现有技术的膨胀阀中，压力容器的壁和适配器的焊接唇具有相同的壁厚。焊缝的稳定性决定性地取决于焊缝的接缝厚度，在待焊接的配对件的壁厚相同的情况下，该接缝厚度总是小于待焊接的配对件本身的壁厚。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于，提供一种膨胀阀(德语：expansionsventil)，其在将压力容器与适配器(德语：adapter)连接的焊缝的稳定性方面具有有利的特性。该目的通过本发明的特征来实现。本发明的优选实施方式在从属权利要求中给出。
4.本发明涉及一种膨胀阀，其具有用于部分容纳线性致动器的压力容器(德语：druckkapsel)、阀块和用于连接压力容器与阀块的适配器，其中，压力容器的基底区域至少部分地插入到适配器中，所述适配器的焊接唇在压力容器的基底区域沿圆周方向包围压力容器的壁，并且压力容器借助周向的焊缝与适配器连接。
5.本发明提出，焊缝的接缝厚度至少基本上对应于压力容器的壁的壁厚。
6.膨胀阀尤其是被设置用于控制和/或调节在流体通道中的流体流。“设置”尤其应理解为专门地编程、设计和/或配备。“物体被设置用于特定的功能”尤其应该是指，所述物体在至少一种使用状态和/或运行状态中履行并且/或者执行这种特定的功能。膨胀阀尤其构造为针阀。“针阀”尤其应理解为如下一种阀，该阀具有尤其针状的阀活塞，该阀活塞为了增大和/或减小流体通道的通流开口而能够线性地在针阀的阀座中运动。流体通道尤其延伸穿过膨胀阀的阀块。尤其地，线性致动器在针阀中尤其被设置用于引起针阀的阀活塞的线性运动。线性致动器的轴尤其与针阀的阀活塞耦联。“流体流”在上下文中尤其是应当被理解为液体流、气体流和/或它们的组合。针阀尤其可以被设置用于影响机动车中的流体流、尤其是冷却剂流。膨胀阀尤其可以被设置用于控制和/或调节空调设备、尤其是机动车空调设备的空调循环中的冷却剂流。
7.除了线性致动器之外，膨胀阀还具有流体密封的压力容器，线性致动器的轴和线性致动器的电动机的转子布置在该压力容器内部。电动机的转子尤其抗扭转地布置在轴处。尤其地，线性致动器的电动机的定子布置在压力容器的外侧上并且在圆周方向上完全包围电动机的转子和压力容器。电动机的转子、压力容器和电动机的定子至少基本上彼此同轴地布置。压力容器的外壁位于电动机的转子和定子之间的工作气隙中。线性致动器和/
或针阀的控制单元布置在压力容器的外部。尤其地，膨胀阀包括壳体，线性致动器、压力容器和控制单元布置在该壳体中。
8.线性致动器的轴借助球轴承可旋转地支承在轴的第一端部上，所述第一端部尤其是朝向针阀的阀活塞。尤其是球轴承的内圈被压紧到轴的第一端部上，或者轴的第一端部被压入到球轴承的内圈中。尤其地，球轴承的外圈可以以间隙配合的方式在膨胀阀中容纳在所属的轴承座中。为了支承所述轴的第二端部，该第二端部与轴的第一端部轴向相对，线性致动器包括滑动轴承单元。滑动轴承单元具有轴承体，轴的第二端部可滑动地支承在所述轴承体中。所述轴承体至少基本上由塑料和/或纤维增强塑料构成。所述轴承体具有尤其是至少基本上柱体形的轴承凹部以用于容纳所述轴的第二端部。替代地，轴承凹部可具有三个内表面，其彼此以至少大致60
°
的角度布置并且切向地贴靠在轴的第二端部处。所述轴承体的轴承凹部的内部几何形状至少基本上对应于所述轴的第二端部的外部几何形状。轴的第二端部尤其以间隙配合的方式在轴承体的轴承凹部中被引导。
9.为了将压力容器和线性致动器的布置在压力容器中的部分与阀块连接，膨胀阀具有适配器。为了建立压力容器和阀块之间的连接，适配器具有用于旋入到阀块的对应的内螺纹中的外螺纹。用于支承线性致动器的轴的第一端部的球轴承尤其布置在适配器内部。压力容器优选借助周向的焊缝与适配器连接。焊缝尤其借助激光焊接形成。压力容器和适配器尤其布置在搭接接头处，并且焊缝尤其构造为角焊缝(德语：kehlnaht)。角焊缝尤其可以构造为等腰角焊缝(德语：gleichschenklige kehlnaht)。焊缝必须尤其是耐压的和气密的。此外，在膨胀阀的运行期间焊缝必须满足在抗破裂强度和/或载荷交变抗压能力的要求。为此，对于适配器和压力容器，尤其是各自的壁厚或壁厚比以如下方式被设计，即、使得在焊接时形成周向的焊缝，该焊缝的接缝厚度(理论厚度)至少基本上对应于压力容器的壁的壁厚。焊缝的接缝厚度至少基本上对应于压力容器的壁的壁厚，在上下文中尤其应理解为，焊缝的接缝厚度与压力容器的壁厚的偏差最大为30％、优选地最大为20％且特别优选地最大为10％。对于角焊缝，接缝厚度对应于直至角焊缝的理论上的根部点所测量的可画入的三角形的高度。
10.通过这种设计方案可以提供一种在将压力容器与适配器连接的焊缝的稳定性方面具有有利特性的膨胀阀。尤其地，可以通过焊缝的设计方案实现有利的抗压强度、特别是破裂强度和抗压负荷变化强度。
11.此外提出，适配器的焊接唇在焊缝的区域内的壁厚大于压力容器的壁的壁厚。由此可以有利地实现，为工艺安全且可加工处理的焊缝提供更多的材料。由于压力容器的壁布置在膨胀阀的线性致动器的电动机的转子和定子之间的气隙中，因此压力容器的壁的最大壁厚受到气隙的最大可能的尺寸并且因此受到最大存在的结构空间的限制。因此，对于提供附加材料用于产生工艺安全且可加工处理的焊缝的方式，仅能相对于压力容器的壁的壁厚增大适配器的焊接唇的在焊缝区域的壁厚。在本发明的一种优选的设计方案中，适配器的焊接唇在焊缝区域的壁厚比压力容器的壁的壁厚大10％至40％。优选地，压力容器的壁具有0.7mm的壁厚，而适配器的焊接唇在焊缝区域具有0.77mm与1.0mm之间的壁厚。
12.压力容器和适配器的壁的不同壁厚导致应力集中和/或切口效应。为了抵抗这一点并且实现均匀的应力分布，此外还提出，适配器的焊接唇在与焊缝间隔开的区域内具有周向的材料变薄部(德语：materialverj
ü
ngung)。优选地，适配器的焊接唇的最小壁厚在材
料变薄部的区域中至少基本上对应于压力容器的壁的壁厚。适配器的焊接唇的最小壁厚在材料变薄部的区域中至少基本上对应于压力容器的壁的壁厚，在上下文中尤其应理解为，适配器的焊接唇的最小壁厚在材料变薄部的区域中在制造公差的范围内与压力容器的壁厚不同。此外，通过材料变薄部可以实现有利地紧凑的结构方式，由此可以形成其他的设计特征。
13.此外，本发明涉及用于根据本发明的膨胀阀的适配器。本发明提出，适配件的焊接唇在与焊缝间隔开的区域中具有周向的材料变薄部。由此可以有利地实现，在将适配器与压力容器焊接时可以为工艺安全且可加工处理的焊缝提供更多的材料。
14.根据本发明的膨胀阀在此不应局限于上述应用和实施方式。尤其地，根据本发明的膨胀阀可以具有与本文所述的各个元件、构件和单元的数量不同的数量，以便实现本文所述的作用方式。
附图说明
15.其它优点示于以下附图说明。在附图中示出了本发明的一个实施例。附图、说明书和权利要求包含大量组合的特征。本领域技术人员也可以适宜地单独考虑这些特征并且总结出有意义的其它组合。其中示出：
16.图1示出了膨胀阀的截面图，图2示出了图1所示膨胀阀在非焊接状态下的压力容器和适配器的截面图，图3示出了图2的细节图，图4示出了现有技术中已知构造的截面图，并且图5示出了根据本发明的一种构造的截面图。
具体实施方式
17.图1示出了示例性的膨胀阀10的截面图，该膨胀阀被设计成控制流体通道38中的流体流。膨胀阀10包括用于打开或关闭流体通道38的阀活塞40。流体通道38在膨胀阀10的阀块16中延伸。这种膨胀阀例如记载于de 10 2017 110 343 a1中。膨胀阀10具有用于驱动阀活塞40的线性致动器14。线性致动器14包括轴42以及用于旋转地驱动轴42的电动机44。阀活塞40借助轴42线性地朝向流体通道38运动，以便减小流体通道38的横截面积或者完全封闭流体通道38。阀活塞40借助轴42线性地从流体通道38中运动出来以增加流体通道38的横截面积或打开封闭的流体通道38。电动机44包括定子46和转子48。电动机44构造为内转子马达。为了驱动轴42旋转，电压被施加到电动机44的定子绕组50，这导致布置在定子46中的转子48旋转运动。转子48使轴42旋转，该轴42与转子48抗扭转地连接。通过螺纹52将轴42的旋转运动转换成阀活塞40的线性运动。此外，膨胀阀10包括如下电路板54，在该电路板上布置有用于控制电动机44的电子电路。通过电动机44可以使线性致动器14的轴42在膨胀阀10的压力容器12内部运动。线性致动器14包括用于可旋转地支承轴42的第一端58的球轴承56，其中轴42的第一端部58面向膨胀阀10的阀活塞40。为了支承轴42的第二端部60，该第二端部与轴42的第一端部58轴向相对，线性致动器14具有滑动轴承单元62。滑动轴承单元62包括轴承体64，所述轴承体具有用于容纳轴42的第二端部60的轴承凹部68。轴42的第二端
部60滑动地支承在轴承体的轴承凹部68之内。滑动轴承单元62插入到膨胀阀10的压力容器12中。压力容器12具有圆顶形的区段70。滑动轴承单元62被容纳在压紧外壳12的圆顶形的区段70中。
18.膨胀阀10具有适配器18，其用于连接压力容器12与阀块16。适配器18具有外螺纹72，以用于旋入到阀块16的相对应的内螺纹74中。压力容器12的基底区域(德语：fuβbereich)26被插入到适配器18中。适配器18的焊接唇22沿圆周方向在压力容器12的基底区域26包围压力容器24的壁24。压力容器24借助周向的焊缝20与适配器18连接。焊缝20借助激光焊接产生。压力容器12或压力容器12的基底区域26和适配器18以搭接接头的方式设置，并且焊缝20构造为角焊缝。
19.图2以截面图示出了处于非焊接状态的压力容器12和适配器18。出于简明的原因，膨胀阀10的其他元件在此没有示出。图3以放大图示出了图2中的细节x。压力容器12的基底区域26被插入到适配器18中。适配器18的焊接唇22沿圆周方向在压力容器12的基底区域26包围压力容器12的壁24。在待形成的用于将压力容器12连接到适配器18的焊缝20的区域，适配器18的焊接唇22的壁厚32大于压力容器12的壁24的壁厚30。适配器18的焊接唇22在待形成的焊缝20的区域内的壁厚32优选比压力容器12的壁24的壁厚30要大10％与40％之间。优选地，压力容器12的壁24具有0.7mm的壁厚度30，而适配器18的焊接唇22在待形成的焊缝20的区域中具有0.77mm到1.0mm之间的壁厚32。不同的壁厚导致最高应力移动到不利的位置和/或切口效应。为了实现均匀的应力分布，适配器18的焊接唇22在与待形成的焊缝20间隔开的区域中具有环绕(周向)的材料变薄部34。适配器18的焊接唇22在材料变薄部34的区域中的最小壁厚36至少基本上对应于压力容器12的壁24的壁厚30。
20.从图4和5中可以看出，适配器18的焊接唇22的相对于压力容器12的壁24的壁厚30更大的壁厚32如何影响焊缝20的几何形状并且特别是影响焊缝的接缝厚度28。
21.图4示出了从现有技术中已知的构造的截面图，其中，压力容器12的壁的壁厚30基本上与适配器18的焊接唇22的壁厚32相同。如分析多个焊缝的显微图所示，焊缝20的根部点78总是位于适配器18的焊接唇22的倒角(德语：fase)72的具有径向外边缘74的水平线76上。焊缝20的接缝厚度28对应于测量到焊缝20的根部点78的可绘出的三角形的高度。由于根部点78的位置相应地由适配器18的焊接唇22的壁厚32决定，在该构造中产生焊缝20的接缝厚度28，该接缝厚度小于压力容器12的壁24的壁厚30和适配器18的焊接唇22的壁厚32。因此，焊缝20在该焊接复合体中是最弱的环节。
22.图5示出了根据本发明的构造的截面图，其中适配器18的焊接唇22的壁厚32在倒角72的角度保持不变的情况下大于压力容器12的壁的壁厚30。焊缝20的根部点78在这里也位于适配器18的焊接唇22的倒角72的具有径向外边缘74的水平线76上。焊缝20的接缝厚度28对应于测量到焊缝20的根部点78的可画出的三角形的高度。由于与图4的构造相比根部点78的更深的位置相应地由适配器18的焊接唇22的壁厚32决定，在这种构造中产生焊缝20的接缝厚度28，该接缝厚度对应于压力容器12的壁24的壁厚30。因此，焊缝20相对于图4的构造具有改善的稳定性。为了实现均匀的应力分布，适配器18的焊接唇22在与焊缝20间隔开的区域中具有环绕的材料变薄部34。适配器18的焊接唇22在材料变薄部34的区域中的最小壁厚36对应于压力容器12的壁24的壁厚30。附图标记
10膨胀阀；12压力容器；14线性致动器；16阀块；18适配器；20焊缝(德语：schweiβnaht)；22焊接唇适配器；24壁压力容器；26基底区域；28接缝厚度(德语：nahtdicke)；30壁厚压力容器；32壁厚焊接唇；34材料变薄部；36最小壁厚；38流体通道；40阀活塞；42轴；44电动机；46定子；48转子；50定子绕组；52螺纹；54电路板；56球轴承；58端部；60端部；62滑动轴承单元；64轴承体；68轴承凹部；70区段；72倒角；74边缘；76水平线；78根部点。