本发明整体涉及流体流量调节阀，在此情况下，上述阀具有用于不同压力水平的一个或多个流体的多个流体连接部(fluidconnection)。
背景技术：
本发明的应用领域尤其涉及具有涡旋压缩机(scrollcompressor)的压缩原理的电动式及机械式制冷压缩机。
涡旋压缩机由固定涡旋盘(fixscroll)和回旋涡旋盘(orbitingscroll)形成，在此情况下，上述固定涡旋盘紧紧固定于压缩机的内部，上述回旋涡旋盘在上述固定涡旋盘的内部按照预先机械性给定的半径回旋，即，旋转。借助回旋涡旋盘的运动在两个涡旋盘中间形成多个成对的腔体(pairedchamber)，上述多个腔体的体积通过向内部的运动而减少。由此，内部气体在上述多个腔体内被压缩。多个并列腔体内的压力上升引起作用于回旋涡旋盘的力量，这种力量可使多个轴向密封点(sealingpoint)开放。另外，作用于上述回旋涡旋盘的轴向力不会施加在中央，由此倾覆力矩(tiltingmoment)另外继续从固定涡旋盘的一侧面分离回旋涡旋盘，也可标记为倾覆扭矩(overturningtorque)。
在现有技术中，主要有两种方法来将与如上所述的两个力量相应的逆压以相反的方式设置。一方面，提供具有回旋的轴向轴承的涡旋压缩机，另一方面，借助与上述力量相应的逆压，换言之所谓的背压(backpressure)而在位于回旋涡旋盘后面的压力腔体内矫正，甚至过度矫正。为了确保在所有操作条件下的滚动的安全操作，必须确保在所有条件下，由背压施加的力量主导对于回旋涡旋盘的力量的平衡。否则，涡旋盘可开放其多个轴向密封表面，在极端情况下，可调节气体的压缩。必要的背压取决于所施加的多个压力、内部密封性和附加的参数。另一方面，回旋涡旋盘的力量的平衡状况中，过高的逆压可导致部件的过度摩擦并因此磨损部件。
在现有技术中，背压以附属于高压和吸入压力的方式借助喷嘴系统(nozzlesystem)形成。为此，两个具有流动损失的喷嘴相互作用以设定适用于所有情况的中间压力，即背压。
代替性地，在现有技术中，例如根据us2010/0158710a1号，背压借助承载弹簧载荷的机械式调节阀而形成于供给到背压腔体或从背压腔体排出的一侧。
在现有技术的附加变形例中，从多个背压腔体排出的一侧具有多个喷嘴与压力控制式开/关(on/off)阀的组合。然而，这种阀对于启动(start-up)状况是最有利的。因此，确保从启动步骤形成背压。
根据现有技术，背压由所有从所谓的高压pd经过背压腔体流向吸入压力(ps)的控制流量形成。这种控制流量意味着压缩机的操作损失，因为压缩机将已经被压缩的气体再移送至吸入侧，进而对及其的体积测量及等温效率产生负面影响。控制质量流动还意味着焓流(enthalpyflow)。上述控制质量流动于从吸入侧涡旋盘单元前方流入的吸入气体混合，在上述位置导致上述吸入气体的密度的减少及温度的上升。这种状况在此对压缩机的体积测量操作方式产生负面影响。
通常，在现有技术中，压缩机内部的回油以控制流量来实现。因此，控制流量的物质流动为具有油和气体状态的制冷剂形成的可变性成分的二相(2-phase)。这种急剧的变化可通过如下的事实证明，即，用于压缩机的操作压力的控制体积流动的大小仅取决于被施加的两个压力。不仅如此，从高压侧分离的油的量取决于压缩机的送出质量流动及旋转速度。由此，可知控制流量的油/气体比率根据旋转速度而急剧变化。并且，与下部控制喷嘴相向的上部控制喷嘴内的控制流量的粘度及密度的变化也有关。具有两个喷嘴或设有吸入侧止回阀的喷嘴的本实施例的结果如下，即，超出预期所需的背压，以确保在所有变化中具有充分的背压的操作。这种不可避免的多余压力因对效率产生的负面影响以及超载而在涡旋盘半部之间引起额外的摩擦。此外，由于油/气体比率偏差，根据现有技术的实施例中的可靠的操作需要控制渠道内的最小横向截面，在此情况下，如上所述的控制渠道内的最小横向截面抵消最大效率观点中的最优化。具有两个喷嘴或设有吸入侧止回阀的喷嘴的实施例的另一缺点为包括r744的电动势制冷压缩机作为制冷剂的可行性。由于相对更高的压力以及与这种压力有关的相对更高的密度，在控制流量的适用例中，应实现非常小的流动横向截面，这种横向截面因连续生产时的高昂的费用即偏差而导致故障。此外，如上所述的偏差需要未调节横向截面的过滤器，以防止被污染时喷嘴的误操作，上述污染意味着长达数年的操作中过滤器完全被封堵的重大危险。因此，在r744制冷剂的情况下，具有两个喷嘴或设有吸入侧止回阀的喷嘴的解决方案完全不适用，或只适用于优先规模的连续生产，并且其坚固性过低。与具有两个喷嘴或设有吸入侧止回阀的喷嘴的现有技术的原理相关的另一缺点为缺乏在使用寿命期间内的在调节功能。这是由于在压缩机的使用寿命期间相对于吸入压力的背压腔体的杆密封部或回旋密封部等的密封部的强度降低。在本发明中，由于上述解决方案未能实现在调节可能性，因而与设计喷嘴一同也需要考虑作为附加多余的危险如上所述的危险，并且与效率及摩擦工学有关的上述缺点一同从开始步骤导致超出预期所需的背压。
us2010/0158710a1号公开了承载活性弹簧载荷的压力调节装置，其可部分解决如上所述的缺点。上述解决方案关注了使用寿命期间的泄露和相关上述问题以及基于控制渠道内的气体和油的不同物质组合的影响。在操作模式中，如上所述的调节装置根据背压腔体的流入或排出时高压与吸入压力的压差来调节背压。例如，高压、吸入压力及背压，即，应当注意的是，仅以相对的方式测量逆压等的压力，这可导致多种缺点。其结果，尤其当使用r744作为制冷剂操作时，控制阀的功能被限制在冷却装置模式或热泵模式操作。交替操作方式在记述上不可行或与其他不利缺点相关联。
在不仅用于空气调和的操作，而且用于加热的热泵的操作，和/或使用在制冷剂r744用压缩机的电动势制冷压缩机中，如上所述的解决方案具有如下的缺点，即，涡旋盘压力机的所需背压不仅具有高压pd与吸入压力ps的压力差功能，还具有绝对吸入压力功能。具有如下的缺点，即，本质上至少需要超过8bar左右的所需背压，以使用于r744的电动式制冷压缩机在整个操作范围内使用。这基于在吸入侧从10bar经过35bar至50bar的电动式r744制冷剂压缩机的吸入侧操作区域。与此相关的内容在图6中示出。根据us2010/0158710a1号的方案的情况下，以点示出的直线以功能曲线维持，相反地，根据本发明的构思实施的目标压力曲线及压力曲线以与粗直线重叠的方式示出。根据本发明及us2010/0158710a1号的功能曲线和目标压力曲线仅在50bar互相重叠。在压力降低的情况下，偏差变得更大，为此相对于逆压，在10bar形成8bar的超过，这导致所提及的不利后果。
技术实现要素：
技术问题
本发明的目的在于，通过控制流量调节阀来使控制流量最小化。并且，本发明的目在于，提供作为制冷剂还适用于r744的控制装置。
解决问题的方案
上述目的由具有根据申请专利范围1的特征的对象来解决。其改善例记载于从属申请专利范围中。
本发明的目的尤其是通过控制流量调节阀解决，优选地，上述控制流量调节阀用于汽车空调或热泵内的涡旋压缩机。上述控制流量调节阀至少由外壳(8)及配置于上述外壳内的封闭部件且用于具有逆压pb、高压pd以及吸入压力ps的控制流量的多个流体连接部形成。上述多个连接部形成具有相应压力水平的多个腔体，并导致被分配的封闭部件的有效面积。在本发明的观点中，有效面积意味着控制流量调节阀的封闭部件的面积，在此情况下，通过上述封闭部件的多个面积分别施加的压力以规定力量作用于封闭部件。作用于封闭部件的力量取决于有效面积的大小及配置，并取决于多个个别压力腔体的压力水平。并且，在本发明中，形成有具有分配给用于高压、逆压及吸入压力的多个流体连接部的封闭部件的有效面积的周边压力atm(ambientpressure)的流体连接部。作用于封闭部件，并最终所获取的力量来自施加到封闭部件的多个压力pd、pb、ps、atm，其结果，相对于控制流量，阀的封闭部件开放，上述控制流量以形成逆压pb的方式从高压pd流向吸入压力ps，在此情况下，阀内的周边压力atm具有高压pd、逆压pb及吸入压力ps，相对于作用于封闭附件的其他多个腔体，以流体密封方式形成。周边压力连接部的流体密封方式的形成意味着形成控制流量流体系统有效且确切从周边压力分离。例如，在制冷剂系统的控制流量调节阀的适用例中这是必要的，制冷剂循环系统从周边压力以确切地以实质地，即以流体密封方式分离，但是用于调节控制流量以及尤其对于周边压力的压力规定而被使用。
根据本发明的一优选实施例，在控制流量调节阀的内部或控制流量调节阀配置有用于对封闭部件产生附加力fo的弹簧部件。在此情况下，上述弹簧部件作为以往的意义上的弹簧，包括螺旋弹簧(spiralspring)或板弹簧(leafspring)，或者作为广义由具有弹簧特性的弹性材料形成。
优选地，上述弹簧部件的弹簧力(springforce)被调节及设计成使得上述封闭部件在高压与逆压之间的控制流量调节阀的位置始终开放至高压与吸入压力之间的固定压力差，并使流体流量作为控制流量来通过。在逆压与吸入压力之间的控制流量调节阀的位置，上述弹簧将上述封闭部件封闭至高压与吸入压力之间的固定压力差。
在本发明的尤其优选结构实施例中，封闭部件由多个封闭部件片段以多个部分(inseveralparts)形成。
封闭元件借助焊接的板膜(weldedsheetmembrane)或硫化膜(vulcanizedmembrane)以流体密封方式对周边压力(atm)进行密封，以将控制流量的流体系统实质上与周边分离，并防止漏水。
优选地，上述封闭部件以圆柱形的阶梯方式形成，三个封闭部件片段由三个部分(inthreeparts)形成。这在阀的制造及组装侧面上与特别的优点相连接。尤其在由多个部分形成的封闭部件被设计成紧固配合组件(interferencefitassembly)的情况下，上述封闭部件的多个封闭部件片段仅通过作用于上述多个封闭部件片段的力量而彼此相连接无需附加的连接单元。如上所述的设计使个别部件的连接单元的设计中的问题及与这种问题相结合的紧固配合组件的耐久性及尺寸精密性问题最小化。紧固配合组件的特征在于，个别片段仅通过作用于它们的力量相连接而无需在片段间附加连接单元。当与此同时组装时，可通过并置组装，而不需要附加辅助单元。
根据本发明的一优选实施例，封闭部件具有通过杆机构(levermechanism)互相连接的两个片段，即，主阀杆(primaryvalvestem)和副阀杆(secondaryvalvestem)。
优选地，封闭部件的冲程，尤其当用于多个制冷剂循环系统时，最大为0.2mm。
为确保阀的功能，作为最大冲程限制装置的上述封闭部件的冲程的止挡件形成于控制流量调节阀的外壳，或通过上述控制流量调节阀的装配位置(fittingposition)来形成于涡旋压缩机的内部。
优选地，作为凹部的周边压力流体连接部形成于上述外壳的内部。上述流体连接部以通过不透水的膜来被防水的方式设计，以防止水或湿气在封闭部件上的积聚以及相关的腐蚀风险
根据优选一实施例，作为膜的上述周边压力流体连接部以集成于控制流量调节阀外壳的外部轮廓的方式形成。上述膜在内部侧面功能性地直接与封闭部件相连接，并且在内部侧面形成外部壁的一部分，从而形成外壳的外部轮廓的部分。图2和图3中示出了相应的实施例。
控制流量调节阀以集成于上述涡旋压缩机的方式形成，从而控制流量调节阀以优选的方式直接设置于上述涡旋压缩机。因此，控制流量控制阀设计在压缩机内，不再形成独立的另外的部件。优选地，这不仅提升部件的功能和安全性，还减小设置面积。
在涡旋压缩机的内部，控制流量调节阀设置于用于逆压pb腔体的供给或排出控制线内。与此同时，当在高压pd与逆压pb之间时，上述控制流量调节阀配置于上述供给控制线内，或当在逆压与吸入压力之间时，上述控制流量调节阀配置于上述排出控制线内。
优选地，在控制流量调节阀配置于供给控制线的情况下，为了互补性，节流阀配置于上述排出控制线内。相反地，在控制流量调节阀配置于上述排出控制线内的情况下，节流阀配置于上述供给控制线内。
为了控制流量调节阀以及涡旋盘阀的功能稳定性，在上述控制流量调节阀的前方设置有用于控制流量的过滤器，由此，可最小化基于控制流量的流体系统内的固体离子的控制流量障碍或功能的损伤。
根据本发明的控制流量调节阀的特别的优点是，根据可预料的所有情况，可调节对于涡旋压缩机的最佳背压，从而也对制冷剂r744液可以使用具有上述控制流量调节阀的电动式制冷压缩机。在此情况下，尤其有利的是，电动涡旋压缩机也可以用在r744制冷剂循环系统的热泵电路中。在此情况下，最佳的背压以恒定的安全裕度(safetymargin)超过所需的压力，由此可以实现压缩机的可靠操作和长寿命。另一个优点是，控制流量调节阀能够在部件的使用寿命期间对制冷剂压缩机的变化作出响应，并在压力比率被变更的情况下，独立地调节其控制行为。在这方面，可提及自动调整功能，而不需要额外的调节相关处理。
并且，与根据现有技术的解决方案相比，本发明优选地，由于逆压的过度充满，较之控制流量流动的质量流量更小，这有利于工序的效率。
附图说明
本发明的多个实施例的另一细节、特征及优点可参照相关附图，并由对于实施例的以下说明变得显而易见。在附图中，
图1为具有径向周边压力的流入流量的控制流量调节阀的基本电路图，
图2为具有由两个部分封闭部件和杆机构形成的控制流量调节阀的基本电路图，
图3为具有轴向周边压力的流入流量的控制流量调节阀的基本电路图，
图4为控制流量调节阀的剖视图，
图5为压缩机的压力水平之间的控制流量调节阀组装件的基本电路图，
图6为作为us2010/0158710a1号与根据本发明的压力比率的比较，示出根据逆压的图表。
具体实施方式
在图1中示出了具有轴向周边压力的流入流量的控制流量调节阀1的基本电路图。上述控制流量控制阀1基本上由壳体8形成，封闭部件9以能够平移(translational)运动的方式配置于在上述外壳的内部。控制流量控制阀1具有不同的连接部2、连接部3、连接部4以及连接部5。通过控制电流控制阀1连接由封闭元件9可调节的流动路径。在所示实施例中，从高压流体连接部3流到逆压流体连接部2的控制流量由封闭部件9调节。并且，吸入压力流体连接部4及周边压力流体连接部5设置于控制流量调节阀1，在此情况下，上述所提及的上述吸入压力及多个周边压力流体连接部不形成流动路径。通过上述多个流体连接部仅将吸入压力ps和大气压atm的压力水平传递至封闭部件9的有效面积。弹簧6在封闭部件9向与封闭位置相反方向，作用为对上述封闭部件9的弹簧力fo。封闭部件9的主阀杆11与位于上部端部的密封座(sealseat)一同，与高压流体连接部3互相作用。在封闭部件9的结构设计中，根据被施加的压力获取的力量作用于封闭部件9，由此以控制从高压流体连接部3流向逆压流体连接部2的控制流量的方式设计为可选择主阀杆直径d21、密封座直径d20、对于atm的ps的有效直径(effectivediameter)d22及对于atm的pb的有效直径d23。根据示出的实施例，控制流量调节阀1具有流体连接部(以虚线示出)，上述流体连接部在逆压流体连接部2设有对于atm的pb的有效直径d23的有效面积朝向腔体，以将逆压pb编入封闭部件9的力的平衡。进而在图1中，示出作为通向吸入压力流体连接部4的排出控制线18的连接线，在上述控制线内配置有节流阀14。
在图2中示出了与由两个部分封闭部件9.1、封闭部件9.2形成的杆机构13相连接，并作为调节从逆压流体连接部2流向吸入压力流体连接部4的控制流量的实施例的控制流量调节阀。上述封闭部件9.1具有设有主阀杆直径d21的主阀杆11，上述主阀杆直径与密封座直径d20接合。上述主阀杆11通过杆机构13与副阀杆12及副阀杆直径d26相连接。在此情况下，弹簧6在所示出的控制流量调节阀1的装配位置对逆压流体连接部2的逆压pb作用为弹簧力fo。高压流体连接部3通过atm的pd的有效直径d25作用于封闭部件片段9.2，上述封闭部件片段9.2通过未详细示出的膜从外部插入到控制流量调节阀1的壳体8的内部。周边压力atm通过作为周边压力流体连接部5作用在膜上的压力作用于副阀杆12。在此情况下，副阀杆12具有副阀杆直径d26并借助密封环10相对于吸入压力流体连接部4的吸入压力的水平密封。杆机构13由作为主阀杆11和副阀杆12的连接部的短杆27和长杆28形成。
控制流量调节阀1的装配位置由逆压水平pb和高压压力水平pd的供给控制线17及配置于上述供给控制线内的节流阀14的虚线连接示出。
在图3中，示出具有相对于封闭部件9的轴向轴压力流入流量的控制流量调节阀的基本电路图。封闭部件9用于调节从高压流体连接部3流向逆压流体连接部2的流体的流动路径。类似于图1的图示，形成有密封座直径d20，上述密封座直径借助具有主阀杆直径d21的主阀杆11封闭，在此情况下，弹簧6作为弹簧力fo，以作用于具有对于pb的ps的有效直径d24的封闭部件9的方式配置。对于反作用力(counterforce)，如虚线所示的逆压流体连接部2的逆压pb的另一侧的有效直径d24，并且通过形成于控制流量调节阀1的外壳8的外部轮廓且作用于封闭部件9而被控制流量流体连接部5支撑。逆压pb与吸入压力ps的连接类似于图1，可通过排出控制线18和节流阀14示出。尤其，优选地，根据图2及图3所示出的实施例，仅一个密封面以相对于周边压力atm的膜的形态设计，这种设计可提升安全性且减少故障。
在图4中，示出控制流量调节阀1的剖视图。沿着封闭部件的轴示出的纵截面示出了具有密封座，且由封闭部件片段9.1、封闭部件片段9.2及封闭部件片段9.3形成的三个部分，这可示出本实施例的特征。在压力水平内的控制流量调节阀1的装配位置类似于图1及图3所示的装配位置，其结果是，高压流体连接部3以及从高压pd到逆压pb的控制流量，即向逆压流体连接部的控制流量由具有密封座的封闭部件片段9.1调节。封闭部件片段9.1、封闭部件片段9.2、封闭部件片段9.3与紧固配合组件相结合，因此成本低廉且易于组装，在此情况下，上述个别片段依次配置而无需连接单元。封闭部件片段9.2和封闭部件片段9.3形成为由外部膜外壳16.2、膜外壳16.3形成的膜片段。上述膜外壳16.2及膜外壳16.3通过橡胶15以流体密封方式与未图示的中央阀杆相连接。外壳部分16.1包围具有密封座的封闭部件片段9.1。吸入压力流体连接部4和周边压力流体连接部5向封闭部件9.2和封闭部件9.3的有效面积补充其被分配的作用于封闭部件9.1的阀密封座的封闭部件的力量平衡。附图中示出弹簧6及密封环10，并且按照通常的方式设计。
在图5中，示出控制流量调节阀1的装配位置以及高压pd、逆压pb及吸入压力ps内的相应的节流阀14。在高压压力水平pd与逆压pb压力水平之间形成有供给控制线17，在第一变形例中，控制流量借助控制流量调节阀1在上述控制流量调节阀的位置作为质量流动来被调节，相应的节流阀14配置于排出控制线18内。图1、图3及图4中详细示出如上所述的形成。代替性地，控制流量调节阀1可配置于排出控制线18内，相关节流阀14可相应地配置于供给控制线17内。在这种变形例的情况下，如图2中例示性示出，从逆压流向吸入压力的控制流量的流动路径由控制流量调节阀1调节。
附图标记的说明
1：控制流量调节阀
2：逆压流体连接部
3：高压流体连接部
4：吸入压力流体连接部
5：周边压力流体连接部
6：弹簧部件
7：涡旋压缩机
8：外壳
9：封闭部件
9.1：具有密封座的封闭部件片段
9.2：封闭部件片段
9.3：封闭部件片段
10：密封环
11：主阀杆
12：副阀杆
13：杆机构
14：节流阀，补充其他压力水平的节流阀
15：橡胶
16.1：外壳部分
16.2：膜外壳
16.3：膜外壳
17：供给控制线
18：排出控制线
d20：密封座直径
d21：主阀杆直径
d22：对于atm的ps的有效直径
d23：对于atm的pb的有效直径
d24：对于pb的ps的有效直径
d25：对于atm的pd的有效直径
d26：副阀杆直径
d27：短杆
l28：长杆
pd：高压
pb：逆压，背压
ps：吸入压力
atm：周边压力
fo：用于恒定偏移(constantoffset)的弹簧