尤其使用在機動車制冷劑循環(huán)回路中的具有內部密封裝置的球閥的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種尤其使用在機動車制冷劑循環(huán)回路中的具有內部密封裝置的球閥(1)，其包括調節(jié)驅動裝置(2)、帶軸承(5)的軸(3)、帶球貫通通道(16)的球(4)以及帶制冷劑接口(15)的閥殼體(13)，其特征在于，球(4)浮動地支承在閥殼體(13)內，并且球(4)為此布置在兩個球密封座(9)之間，其中球密封座(9)形狀配合地由閥殼體(13)容納并且通過密封座環(huán)(10)密封地支承至閥殼體，而在閥殼體(13)中相對設置的第二球密封座(9)形狀配合地由封閉件(17)容納并且通過密封座密封件(10)密封地支承至封閉件，其中封閉件(17)通過封閉件密封件(22)相對于閥殼體(13)密封地來支承。
【專利說明】尤其使用在機動車制冷劑循環(huán)回路中的具有內部密封裝置 的球閥
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種尤其使用在機動車制冷劑循環(huán)回路中的球閥。
【背景技術】
[0002] 球閥具有驅動在軸承上支承的軸的調節(jié)驅動裝置，該軸把旋轉運動傳遞到由具有 球貫通通道的球構成的閥部件上。這些部件支承在閥殼體內，而且球閥被認為是堅固的和 成本低廉的并且用于各種用途。
[0003] 在用于機動車空調設備的新式制冷劑系統(tǒng)中集成了越來越多的新式功能，這些新 式功能與對相應的制冷劑系統(tǒng)的各個部件的高要求有關。例如值得期望的是，在機動車制 冷劑系統(tǒng)的構造方案中集成了熱泵功能。為此需要所使用的部件、特別是閥和拓展部件具 備膨脹的功能。此外其要求，即能夠關于經(jīng)過閥的制冷劑流雙向地使用所述閥，并且在可移 動的應用中所述系統(tǒng)同樣滿足對于制冷劑系統(tǒng)的非常高的密封要求。
[0004] 在現(xiàn)有技術中，到目前為止根本不能提供適合于這種實際情況的部件，而因此需 要修改經(jīng)論證的部件并且與新的目的相匹配。
[0005] 在現(xiàn)有技術中，例如根據(jù)DE 24 30 409 A1已知了一種球閥，而該球閥適合于作為 用于流體-管路布置的部件，以便滿足關于密封性和裝配方便性以及獨立部件數(shù)量的優(yōu)化 的要求。
[0006] 在球閥中，關于與利用閥進行調節(jié)的流體的通流相關的所謂的內部密封性的密封 性問題，已經(jīng)得到非常普遍的公開。
[0007] 與此不同地，因為用于閥體的調節(jié)運動的轉動軸必須相對于周圍環(huán)境被密封，以 便防止待調節(jié)的流體經(jīng)過轉動地支承的軸溢出，所以外部密封性與閥相對于該閥的周圍環(huán) 境的密封性有關。
[0008] 在制冷劑系統(tǒng)中，因為也以非常高的溫度和壓力差給這些部件加上了負荷，所以 對于閥附加了其他的要求。特別是由于出現(xiàn)的熱應力及材料收縮或膨脹，與此相關的密封 件必須適應非常高的要求。此外由于以下情況使這個問題尖銳化，即在使用在可移動的應 用、例如機動車中時，對制冷劑導流系統(tǒng)提出了非常高的要求。這表現(xiàn)在，即在可移動的應 用中期望部件的非常長的使用壽命和可靠性，以便把制冷劑向周圍環(huán)境的溢出減小到最低 限度。
【發(fā)明內容】
[0009] 因此，本發(fā)明的目的在于，提出一種具有關于閥的內部密封的高密封性的閥，該閥 適合于使用在機動車空調系統(tǒng)的制冷劑系統(tǒng)中。
[0010] 該目的通過根據(jù)權利要求1的球閥的特征來實現(xiàn)。進一步方案在從屬權利要求中 給出。
[0011] 該目的通過具有內部密封裝置的本發(fā)明的球閥來得以解決，因為所述球閥非常適 合于使用在機動車制冷劑循環(huán)回路中。
[0012] 球閥主要包括調節(jié)驅動裝置、帶軸承的軸、帶球貫通通道的球以及具有流體管路 接口和特別是制冷劑接口的閥殼體。根據(jù)本發(fā)明的球閥的特征在于，球浮動地支承在閥殼 體內，并且為此該球布置在兩個球密封座之間。一個球密封座形狀配合地由閥殼體容納并 且朝著閥殼體通過密封座密封件密封地支承。此外在閥殼體中相對設置的第二球密封座形 狀配合地由封閉件容納并且朝著封閉件通過密封座密封件密封地支承。封閉件通過封閉件 密封件相對于閥殼體密封地支承。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的一個有利的構造方案，球密封座構造為中空圓筒形環(huán)，該球密封座 的內側面至少部分地具有相應于球來構造的球密封面。該球密封面構造為球臺。球面的下 述部分稱為球臺，該球臺通過兩個平行的平面從球面切開來得到。在球的"關閉"位置，球 貫通通道橫向于閥的通流方向來布置，并且球密封面這樣平放在球中，使得沒有流體可以 穿過在球和球密封座的球密封面之間的、相應地彼此重疊的面。
[0014] 優(yōu)選地，所述密封座密封件分別在軸向方向上布置在球密封座與閥殼體或封閉件 之間。由此，球閥的內部密封性能夠直接通過在通流方向上軸向地作用的壓緊力來調節(jié)。根 據(jù)作用的壓緊力和材料的可塑性和密封座密封件的厚度，球在這些界限內在軸向方向上移 動地支承，這被稱為浮動的支承。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的另一個構造方案，不同于各密封部件的軸向布置，封閉件密封件在 徑向方向上布置在閥殼體和封閉件之間。因此，徑向地布置的密封件反作用于冷卻劑在封 閉件和閥體之間的軸向通流。
[0016] 根據(jù)一個優(yōu)選的構造方案，上述情況通過以下方式來實現(xiàn)，即封閉件通過外螺紋 布置在閥殼體的相應的內螺紋上。
[0017] 為了實現(xiàn)球在軸向方向上的可移動性，根據(jù)本發(fā)明的一個有利的構造方案，在軸 上布置有凸起部，該凸起部將軸的轉動調節(jié)運動通過在球中的配合槽傳遞到球上。在此，凸 起部的形態(tài)和/或配合槽的結構這樣來構造，即在與凸起部配合時在垂直于通流方向的位 置上存在間隙。
[0018] 此外球閥的一個優(yōu)選的構造方案得出，即球除了球貫通通道之外還具有膨脹槽， 該膨脹槽以背離球貫通通道且朝向所述腔的方式在球的外側上延伸并且通過該膨脹槽能 夠減小閥的通流截面以使流過球閥的流體膨脹。
[0019] 優(yōu)選地，上述膨脹槽的橫截面遠離球貫通通道地減小，從而通過球從"關閉"位置 向"開啟"位置的轉動將閥的通流截面首先限制到膨脹槽的橫截面上，該開啟位置表示在閥 的內部具有最小的通流截面的位置。在這個位置上，制冷劑從制冷劑接口經(jīng)過球表面上的 膨脹槽流到閥殼體的內部腔中，進入球貫通通道的內部，并且通過對置側上的腔以及所述 膨脹槽到達制冷劑接口。膨脹槽沿著配屬的調節(jié)運動來限制閥的自由通流截面，并且因此 能夠調節(jié)出最小流量率并且使流過球閥的流體膨脹。因此實現(xiàn)了將球閥的通流特性根據(jù)軸 的調節(jié)角度有利地向著小的或最小的流量率改變。
[0020] 與此相反地，根據(jù)現(xiàn)有技術的球閥的通流特性具有如下特征，即由球閥的結構類 型決定地、由于軸的調節(jié)角度對通流率的過大作用僅僅能夠有限地對流量率進行精密調 節(jié)。在小的調節(jié)角度下，閥殼體內、即球內的球貫通通道也已被如此大幅度地打開，以至于 幾乎沒有能對小的通流率進行精密調節(jié)的可能性?，F(xiàn)在，膨脹槽允許在球的0°至70°之 間的調節(jié)角或接通位置的范圍內對通過球閥的流量率進行精密調節(jié)。因此以非常有利的方 式實現(xiàn)了，能夠通過這個可簡單調節(jié)通流率的結構措施將具有已知魯棒性的球閥用作冷卻 劑系統(tǒng)的膨脹閥。
[0021] 特別優(yōu)選地，相應地構造膨脹槽直至65°至70°的球調節(jié)角度。
[0022] 本發(fā)明的方案首先在于，球閥的內部密封通過球在兩個球密封座之間的浮動支承 來實現(xiàn)，其中球密封座在該球密封座一側通過球密封座密封件密封地支承。
[0023] 球的浮動支承實現(xiàn)了用于球的內部密封結構的合理制造，該密封結構能夠以非常 有利的方式簡單地來支承并且也在維修時能夠容易地更換。
[0024] 閥類型適合于通過修改促動器和球幾何構型來實現(xiàn)二/二閥、三/二閥及四/二 換向閥。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025] 由實施例的下述說明參考所屬的附圖得出本發(fā)明的構造方案的其他的細節(jié)、特征 和優(yōu)點。附圖中：
[0026] 圖1 :示出球閥的橫截面圖；
[0027] 圖2 :示出通過球閥的閥殼體以及在100%流通位置上的閥體的橫截面圖；
[0028] 圖3 :示出在膨脹位置上的球閥的橫截面圖；
[0029] 圖4 :示出具有球閥的主要部件的球閥的分解圖。
【具體實施方式】
[0030] 圖1以橫截面圖示出了具有主要部件的球閥1。球閥1具有調節(jié)驅動裝置2,該調 節(jié)驅動裝置根據(jù)閥的期望的流量來使軸3旋轉。軸3通過凸起部20與球4連接，凸起部20 配合在球4中的配合槽21內。在此，配合槽21在寬度上這樣來確定尺寸，使得凸起部20 在配合槽內具有間隙，由此，球4構造為能夠在確定的界限內在流動方向的軸線上移動，這 對于球4的浮動的支承是有利的構造方案。
[0031] 在球4內構造球貫通通道16,在球閥1的開啟的閥位置下，流體通過該球貫通通道 從閥的入口流到閥的出口。在用于制冷劑系統(tǒng)的球閥1的所示的構造方案中，閥的入口和 出口構造為制冷劑接口 15。
[0032] 軸3繞著其軸線可旋轉運動地支承在軸承5內。軸承5具有外部軸封件6和內部 軸封件7,在所述軸封件之間構造流體軸封件8。包括外部軸封件6、內部軸封件7以及位于 中間的流體軸封件8的密封裝置具有的目的是，防止流過球閥1的流體經(jīng)過軸承5中的軸 3的間隙溢出。這個密封系統(tǒng)也稱為外部雙重密封系統(tǒng)并且對于球閥1的外部泄漏率而言 是十分重要的。
[0033] 關于內部密封件，球4支承在兩個球密封座9之中或之間，其中，閥殼體13內的球 密封座9和所述封閉件17分別通過密封座環(huán)10在軸向方向上浮動地支承。除非另行定義， 那么軸向方向理解為閥體13的縱軸線，沿著該縱軸線進行球閥1的通流。
[0034] 在圖2和圖3中示出在不同的運行情況或接通位置中的閥的主要部件，該閥具有 制冷劑接口 15、閥殼體13以及帶配屬的密封座密封件10的密封座9。
[0035] 圖2以截面圖示出球閥的閥殼體13并且示出流體通道的俯視圖。在通道兩側的 制冷劑接口 15可以不僅是流體入口，而且可以是流體出口，并且表明了用于流體的雙方向 通流的可能性。閥殼體13具有以腔12的形式的空槽，球4布置在所述腔內。球4具有球 貫通通道16,在根據(jù)圖2的相應的接通中，該球貫通通道表示通過閥的最大通流截面。球4 從兩側由球密封座9密封地來保持，并且球密封座相對于閥殼體13和封閉件17分別通過 密封座環(huán)10來密封和支承。密封座環(huán)10在軸向方向上承受負荷，這理解為，密封力在軸向 方向上起作用并且密封座環(huán)10分別在兩個徑向的圓環(huán)面之間在球密封座9的端側上被壓 緊或預加載。因此，實現(xiàn)了在軸向和徑向方向上的密封。球密封座9在軸向方向上被導向 地形狀配合地由閥體13容納，并且相對設置的球密封座9在軸向方向上被導向地由封閉件 17容納。
[0036] 空心圓柱體狀的封閉件17通過外螺紋擰入到具有相應內螺紋的閥殼體13中，并 且因此能夠軸向地根據(jù)螺距來精密地定位。通過擰入封閉件17將密封力施加給布置在球 密封座9的端面上的密封座密封件10。封閉件17在封閉件的外部圓周上具有封閉件密封 件22,該封閉件密封件使封閉件17相對于閥體13密封。封閉件密封件22在封閉件17的 圓周上的布置實現(xiàn)了在各部件相互密封的同時使封閉件17在閥殼體13中軸向地移動。
[0037] 在球4中，在球的表面上構造膨脹槽14,該膨脹槽在球4的旋轉平面中沿著圓周從 球通孔16逐漸變細地構造。
[0038] 圖3中，球4在腔12中這樣轉動，使得將閥的通流截面減小到也稱為通流槽的膨 脹槽14的限定的范圍上。在此可看出，腔12具有流過閥的流體的流體系統(tǒng)壓力。
[0039] 在根據(jù)圖3的閥的位置上，制冷劑因此從制冷劑接口 15通過膨脹槽流到腔12內， 穿過球貫通通道16流到相對設置的腔12以及通孔16另端上的膨脹槽14,并且通過該膨脹 槽流到閥另一側上的制冷劑接口 15的口。
[0040] 在圖4中以分解圖示出球閥1。這些主要部件即調節(jié)驅動裝置2、閥體13、具有凸 起部20軸3以及球4通過用于軸3且具有軸承5的支承裝配屬的外部軸封件和內部軸封 件6和7以及具有膜片11的流體軸封件8部件來補充。在所述的構造方案中，利用相置的 球密封座9來支承球4,述球密封座在它那側通過密封座密封件10相對于閥體13密封地 來支承在另一側相對于封閉件17密封地來支承。封閉件密封件22使球閥1的示的部件完 整。
[0041] 參考標號表
[0042] 1 球閥
[0043] 2 調節(jié)驅動裝置
[0044] 3 軸
[0045] 4 球
[0046] 5 軸承
[0047] 6 外部軸封件
[0048] 7 內部軸封件
[0049] 8 流體軸封件
[0050] 9 球密封座
[0051] 10密封座密封件
[0052] 11 膜片
[0053] 12 腔
[0054] 13 閥殼體
[0055] 14膨脹槽
[0056] 15制冷劑接口
[0057] 16球貫通通道
[0058] 17封閉件
[0059] 20凸起部
[0060] 21配合槽
[0061] 22封閉件密封件
【權利要求】
1. 一種尤其使用在機動車制冷劑循環(huán)回路中的具有內部密封裝置的球閥（1)，具有調 節(jié)驅動裝置（2)、帶軸承（5)的軸（3)、帶球貫通通道（16)的球（4)以及帶制冷劑接口（15) 的閥殼體（13)，其特征在于，所述球（4)浮動地支承在所述閥殼體（13)內，并且所述球（4) 為此布置在兩個球密封座（9)之間，所述球密封座（9)形狀配合地由所述閥殼體（13)容納 并且朝著該閥殼體通過密封座密封件（10)密封地支承，在所述閥殼體（13)中對置的第二 球密封座（9)形狀配合地由封閉件（17)容納并且朝著所述封閉件通過密封座密封件（10) 密封地支承，所述封閉件（17)通過封閉件密封件（22)相對于所述閥體（13)密封地支承。
2. 根據(jù)權利要求1所述的球閥（1)，其特征在于，所述球密封座（9)構造為空心圓柱體 狀的環(huán)，其內側相應于所述球（4)地具有球密封面，所述球密封面構造為球臺。
3. 根據(jù)權利要求1或2所述的球閥（1)，其特征在于，所述密封座密封件（10)在軸向 方向上布置在所述球密封座（9)與所述閥殼體（13)或所述封閉件（17)之間。
4. 根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的球閥（1)，其特征在于，所述封閉件密封件（22) 在徑向方向上布置在所述閥殼體（13)和所述封閉件（17)之間。
5. 根據(jù)權利要求4所述的球閥（1)，其特征在于，所述封閉件（17)通過外螺紋布置在 所述閥殼體（13)中的相應的內螺紋上。
6. 根據(jù)權利要求1至5中任一項所述的球閥（1)，其特征在于，在所述軸（3)上布置有 凸起部（20)，所述凸起部把所述軸（3)的轉動調節(jié)運動通過所述球（4)中的配合槽（21)傳 遞到所述球上。
7. 根據(jù)權利要求6所述的球閥（1)，其特征在于，所述配合槽（21)在與所述凸起部 (20)配合時在垂直于通流方向的位置上以存在間隙的方式構成。
8. 根據(jù)權利要求1至7中任一項所述的球閥（1)，其特征在于，所述球（4)除了所述球 貫通通道（16)之外還具有膨脹槽（14)，所述膨脹槽以背離球貫通通道（16)朝向腔（12)的 方式在所述球（4)的外側上延伸并且通過所述膨脹槽能夠減小通流截面以使流過球閥（1) 的流體膨脹。
9. 根據(jù)權利要求8所述的球閥（1)，其特征在于，相應地構造膨脹槽（14)直至所述球 (4)的65°至70°的調節(jié)角度。
【文檔編號】F16K5/20GK104105910SQ201280068196
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2012年11月30日 優(yōu)先權日:2011年11月30日
【發(fā)明者】C·勒佩爾萊克 申請人:漢拿偉世通空調有限公司