用于在流体回路中调节通流并使流体膨胀的装置的制作方法

本发明涉及用于在流体回路中调节通流并使流体膨胀的装置，流体特别是机动车辆的空气调节系统的制冷剂回路中的制冷剂。该装置具有壳体和布置在壳体的内部中的阀元件以及至少一个密封元件。阀元件和密封元件与纵向轴线同轴地定向。在装置的关闭状态下，相对于壳体沿纵向轴线的方向以可移动的方式布置的阀元件抵接密封元件。在装置的打开状态下，在阀元件与密封元件之间形成至少一个完全周向的间隙。

背景技术：

1、一种作为用于调节通流并使制冷剂膨胀的装置的阀、特别是膨胀阀实现了以下功能：在关闭状态下进行密封、根据特性曲线调节质量流量或者使制冷剂膨胀、以及在流动横截面开到最大时满负荷通过。阀的流动横截面开到最大的操作允许制冷剂在最小或没有显著压力损失的情况下通流。

2、除了上述功能之外，阀应当满足其他标准。在这种情况下，密封功能与调节或膨胀功能之间的过渡应当尽可能连续，并且因此在对应的特性线内没有跳跃。在由电动马达驱动的阀没有电流的状态下，也要保证密封，因此阀应当以自密封或自抑制的方式形成。阀将配置成用于抵接在两侧上的压降。在这种情况下，压力差可以达到100巴。阀应当在从-40℃至+180℃的温度范围中可用。

3、对阀的另一要求在于，在操作期间、具体地在阀的通流期间，避免以流动噪声和哨音噪声的形式排放噪声。特别的挑战是双向流通的阀取决于系统的操作类型而沿第一方向或与第一方向相反的第二方向充注。例如，在系统以制冷系统模式运行期间，在机动车辆的空气调节系统的制冷剂回路中所采用的制冷剂阀沿第一方向流通，而在系统以热泵模式运行期间，制冷剂阀沿第二方向流通。

4、在de 10 2016 013 492a1中，公开了一种用于与制冷剂r744一起操作的电驱动膨胀阀和截止阀。阀具有布置在阀本体室中的阀本体以及密封座部和在阀内沿着阀本体的轴向运动方向定向的密封件。阀形成为使得在关闭状态下，存在通向的阀本体室压力旁路。在这种情况下，阀本体设置有作为压力旁路的一部分的大致沿轴向方向延伸的贯通开口。压力旁路从连接部通过阀本体延伸至阀本体室。

技术实现思路

1、技术问题

2、从现有技术已知借助于阀的密封区域中的特殊几何形状来响应于在流动通过该阀时发生的流动噪声和哨音噪声。然而，在已知的几何形状的情况下，只有在沿第一流动方向流动通过该阀时，才可以减少噪声排放、特别是减少在阀座部或节流点处的噪声排放，而在沿偏离第一流动方向的第二流动方向流动通过该阀时，仍然排放噪声。此外，具有阀的不同参数和打开位置的大量可能操作点付出巨大的努力以避免在操作期间整个特性操作场中排放的噪声。

3、问题的解决方案

4、本发明的目的是提供一种用于在流体回路中、特别是在制冷剂回路中、具体地在机动车辆的空气调节系统的制冷剂回路中调节通流并使流体膨胀的满足上述要求的装置并对其进行改进。在这种情况下，装置应当使特别是与装置的通流方向无关的噪声的排放最少化。此外，生产应当简单，并且因此使装置的生产成本最小化。

5、该目的通过具有独立权利要求的特征的主题实现。其他改进在从属权利要求中说明。

6、该目的通过用于在流体回路中调节通流并使流体膨胀的装置实现，流体特别是制冷剂回路中的制冷剂。该装置具有壳体和布置在壳体的内部中的阀元件以及至少一个密封元件。阀元件和密封元件与纵向轴线同轴地定向。

7、在装置的关闭状态下，相对于壳体沿纵向轴线的方向以可移动的方式布置的阀元件抵接密封元件。在装置的打开状态下，在阀元件与密封元件之间形成至少一个完全周向的间隙。

8、根据本发明的构思，至少一个密封元件形成与阀元件有关的密封座部。在这种情况下，密封元件或阀元件在密封座部的区域中具有沿纵向轴线的方向彼此间隔开布置的至少两个密封面。在彼此相邻布置的密封面之间形成相应的凹槽。

9、根据本发明的另一改进，阀元件围绕纵向轴线以旋转对称的方式形成为阀针，该阀针特别是具有大致筒形形状、具体地圆筒形形状。

10、根据本发明的优选实施方式，至少一个密封元件具有带用于接纳阀元件的圆形开口的圆形环形状。在这种情况下，密封面以及形成在彼此相邻布置的相应密封面之间的凹槽优选地以完全周向的方式形成在至少一个密封元件的内壳面上。

11、至少一个密封元件在内壳面上优选地具有从内壳面突出的环形突出部。从内壳面突出的环形突出部优选地形成有在径向方向上面向内部的带密封座部直径d1的端面。端面被理解为自由表面或被理解为自由侧部。密封座部直径d1具有从1mm至12mm的范围中、具体地在从5mm至9mm的范围中、特别是7mm的值。

12、至少两个密封面以及形成在彼此相邻布置的相应密封面之间的凹槽优选地设置在沿从至少一个密封元件的内壳面突出的环形突出部的径向方向向内部定向的端面上。

13、根据本发明的有利实施方式，一方面，至少一个密封元件的内壳面在沿纵向轴线的方向与从内壳面突出的突出部接界的第一区域中具有第一密封元件直径d2，并且另一方面，至少一个密封元件的内壳面在沿纵向轴线的方向与从内壳面突出的突出部接界的第二区域中具有第二密封元件直径d3。在这种情况下，第一密封元件直径d2可以在从1.05·d1至1.50·d1的范围中，而第二密封元件直径d3可以在从1.20·d1至4.00·d1的范围中。

14、将从至少一个密封元件的内壳面突出的突出部的端面连接至内壳面的支腿优选地分别相对于纵向轴线以开口角度α1、α2定向。在这种情况下，作为第一支腿相对于纵向轴线的角度的第一开口角度α1可以具有从0°至100°的范围中的值，而作为第二支腿相对于纵向轴线的角度的第二开口角度α2可以具有从30°至90°的范围中的值。

15、本发明的另一优点是，至少两个密封面、特别是在纵向轴线的方向上至少两个密封面彼此平行并且齐平地定向。

16、根据本发明的另一优选实施方式，至少两个密封面在纵向轴线的方向上形成有不同的延伸l-1、l-2，并且形成在彼此相邻布置的相应密封面之间的凹槽在纵向轴线的方向上形成有延伸ln并且在径向方向上形成有深度dn。在这种情况下，第一密封面在纵向轴线的方向上可以具有从0.2mm至3.0mm的范围中的延伸l-1，而第二密封面在纵向轴线的方向上可以具有从0.1mm至10.0mm的范围中的延伸l-2。

17、设置在彼此相邻布置的相应密封面之间的凹槽可以在纵向轴线的方向上形成有从0.1mm至10.0mm的范围中的延伸ln，并且在径向方向上形成有从0.1mm至4.0mm的范围中的深度dn。

18、根据本发明的另一改进，在装置的打开状态下，在密封座部的区域中于阀元件与至少一个密封元件之间形成有至少一个完全周向的第一环形间隙和完全周向的第二环形间隙，第一环形间隙在纵向轴线的方向上具有第一密封面的延伸l-1，并且第二环形间隙在纵向轴线的方向上具有第二密封面的延伸l-2。在这种情况下，形成在密封座部的区域中的至少两个间隙优选地在纵向轴线的方向上具有不同的延伸l-1、l-2。

19、根据本发明的另一有利实施方式，阀元件布置成用于在分别允许阀元件于纵向轴线的方向上的线性运动的阀座部元件内或阀座部密封元件内进行导引并保持。

20、根据本发明的第一替代实施方式，至少一个密封元件优选地形成为阀座部密封件，从而将阀元件抵靠壳体密封并且抵靠阀座部元件密封。

21、阀元件特别地经由两个密封元件以抵靠壳体密封并且抵靠阀座部元件密封的方式布置。在这种情况下，有利地，第一密封元件分别形成为阀座部密封件，从而将阀元件抵靠壳体密封并且抵靠阀座部元件密封，而第二密封元件形成为滑动密封件，从而将阀元件抵靠壳体密封。

22、根据本发明的第二替代实施方式，至少一个密封元件形成为阀座部密封元件，从而将阀元件抵靠壳体密封。阀元件特别地经由两个密封元件以抵靠壳体密封的方式布置。在这种情况下，有利地，第一密封元件形成为阀座部密封元件并且第二密封元件形成为滑动密封件，从而将阀元件抵靠壳体密封。

23、本发明的另一优点是，相对于壳体沿纵向轴线的方向设置有致动元件和传动装置，该传动装置用于将致动元件围绕纵向轴线的旋转运动传送到阀元件的线性运动中。在这种情况下，致动元件优选地形成为驱动轴。传动轴优选地连接至电动马达、特别是可以将驱动轴设定成围绕纵向轴线旋转运动的步进式马达或伺服马达。驱动轴可以沿纵向轴线的方向并且因此沿轴向方向固定在壳体内。

24、壳体可以形成有用于连接至流体线的连接部，流体线经由贯通开口分别连接至壳体的内部。在这种情况下，壳体的连接部的贯通开口的对称轴线可以具有供阀元件所布置的共同交点。

25、壳体的第一连接部的贯通开口可以优选地沿相对于纵向轴线的径向方向定向，而壳体的第二连接部的贯通开口可以布置在致动元件的与阀元件相反的侧部上。

26、此外，壳体的第二连接部的贯通开口的对称轴线与纵向轴线可以彼此同轴地定向。

27、本发明的有利实施方式使得能够使用用于在机动车辆的空气调节系统的制冷剂回路中调节通流并使流体膨胀的装置。根据本发明的装置可以用在具有诸如r1234yf、r134a、丙烷和r744之类的不同制冷剂的制冷剂回路中。

28、本发明的用于在流体回路中调节通流并使流体膨胀的装置可以因此形成为制冷剂膨胀阀，该制冷剂膨胀阀可以以双向方式被流动通过并且该制冷剂膨胀阀可以无噪声地操作。在密封面之间的沿纵向轴线的方向附加设置的凹槽使得气体能够进行预先膨胀或后膨胀，所述预先膨胀或后膨胀分别干扰湍流的形成并且因此避免谐波噪声发展。

29、密封座部或密封区域或调节区域的特殊几何形状导致积极效果的重叠，积极效果例如为当流入时、当流出时，局部压降和湍流减少或消除在两个流动方向上的相应流动中的噪声发展和噪声排放。

30、综上所述，根据本发明的用于在流体回路中调节通流并使流体膨胀的装置还具有以下各种优点：

31、-以规定的形式和规定的措施形成避免与通流方向无关的任一种类噪声的制冷剂膨胀截止阀的密封区域、特别是密封座部，

32、-在大的温度范围和压力范围中可靠操作，以及

33、-以最低的生产成本进行简单的生产。

34、在机动车辆的空气调节系统、特别是在能够以热泵模式运行的系统的制冷剂回路中使用根据本发明的装置的情况下，大量的能量被用作加热能量。除了直接节省能源之外，特别是在由电动马达驱动的机动车辆的情况下，范围可以增加并且因此接受度可以增加。