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Title:
EXPANSION VALVE FOR A REFRIGERATION OR AIR-CONDITIONING CIRCUIT, AND METHOD FOR ACTUATING THE EXPANSION VALVE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2021/204389
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an expansion valve for a refrigeration or air-conditioning circuit, comprising a control valve (11) with a flow housing (16) which has an inlet (52) and an outlet (58), an actuator (12), by means of which a control element (34) can be axially moved, and a first through-flow cross-section (50) between the inlet (52) and the outlet (58), said cross-section being delimited by the control element (34) and a valve seat element (46), wherein a blocking valve (70) is provided which is arranged fluidically between the inlet (52) and the control valve (11), and the blocking valve (70) has a closing element (72) and a closing element valve seat (74) which is arranged on the valve seat element (46) and which delimits a second through-flow cross-section (76). The closing element (72) has one axial end (82) which faces the inlet (52) and one axial end which faces the outlet (88), and the closing element (72) is arranged relative to the control element (34) such that in a first adjustment phase of the control element (34), the control element (34) moves axially relative to the closing element (72), wherein the second through-flow cross-section (76) is closed, and the closing element (72) axial end (88) facing the outlet (58) is connected to the inlet (52) via a third through-flow cross-section (84) which is delimited by the closing element (72) and by the control element (34), and in a second adjustment phase of the control element (34), the closing element (72) moves axially together with the control element (34), and the second through-flow cross-section (76) is opened.

Inventors:
GERARDS HANS (DE)
Application Number:
PCT/EP2020/060144
Publication Date:
October 14, 2021
Filing Date:
April 09, 2020
Export Citation:
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Assignee:
PIERBURG GMBH (DE)
International Classes:
F25B41/06
Foreign References:
DE102014217375A12016-03-03
EP1586835A22005-10-19
EP0645563A21995-03-29
DE102017122624A12019-03-28
EP0689015A11995-12-27
Attorney, Agent or Firm:
TERPATENT PATENTANWÄLTE TER SMITTEN EBERLEIN-VAN HOOF RÜTTEN DAUBERT PARTNERSCHAFTSGESELLSCHAFT MBB (DE)
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Claims:
Pierburg GmbH, 41460 Neuss

P A T E N T A N S P R Ü C H E 1. Expansionsventil für einen Kälte- oder Klimakreislauf, mit einem Regelventil (11) mit einem Strömungsgehäuse (16), welches einen Einlass (52) und einen Auslass (58) aufweist, einem Aktor (12), über welchen ein Regelkörper (34) axial bewegbar ist, einen ersten Durchströmungsquerschnitt (50) zwischen dem Einlass (52) und dem Auslass (58), welcher dem Regelkörper (34) und einem Ventilsitzkörper (46) begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Absperrventil (70) vorgesehen ist, welches strömungstechnisch zwischen dem Einlass (52) und dem Regelventil (11) angeordnet ist, wobei das Absperrventil (70) einen Schließkörper (72) und einen am Ventilsitzkörper (46) angeordneten Schließkörper-Ventilsitz (74) aufweist, welche einen zweiten Durchströmungsquerschnitt (76) begrenzen, wobei der Schließkörper (72) ein dem Einlass (52) zugewandtes Axialende (82) und ein dem Auslass (88) zugewandtes Axialende aufweist, und wobei der Schließkörper (72) derart relativ zum Regelkörper (34) angeordnet ist, dass in einer ersten Verstellphase des Regelkörpers (34) der Regelkörper (34) sich relativ zum Schließkörper (72) axial bewegt, wobei der zweite

Durchströmungsquerschnitt (76) geschlossen ist und das dem Auslass (58) zugewandte Axialende (88) des Schließkörpers (72) über einen durch den Schließkörper (72) und den Regelkörper (34) begrenzenden, dritten Durchströmungsquerschnitt (84) mit dem Einlass (52) verbunden ist, und in einer zweiten Verstellphase des Regelkörpers (34) der Schließkörper (72) sich gemeinsam mit dem Regelkörper (34) axial bewegt und der zweite Durchströmungsquerschnitt (76) geöffnet ist. 2. Expansionsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem dem Auslass (58) zugewandten Axialende (88) des Schließkörpers (72) und dem dritten Durchströmungsquerschnitt (84) ein Fluidkanal (86) vorgesehen ist, wobei der Fluidkanal (86) durch eine Innenfläche des Schließkörpers (72) und eine Außenfläche eines Lagerabschnitts (80) des Regelkörpers (34) begrenzt ist. 3. Expansionsventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schließkörper (72) an dem dem Auslass (58) zugewandten Axialende (88) mindestens einen radial erstreckenden Überströmkanal (90) aufweist.

4. Expansionsventilvorrichtung für einen Kälte- oder Klimakreislauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schließkörper (72) axial bewegbar und axial vorgespannt am Regelkörper (34) gelagert ist.

5. Expansionsventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Regelkörper (34) ein Regelelement (38) und ein mit dem Regelelement (38) fest verbundenes Koppelelement (36) aufweist, wobei das Koppelelement (36) endseitig mit dem Aktor (12) wirkverbunden ist

6. Expansionsventil nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Koppelelement (36) und dem Schließkörper (72) ein Federelement (81) angeordnet ist.

7. Expansionsventil nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelelement (36) und das dem Einlass (52) zugewandte Axialende (82) des Schließkörpers (72) den dritten Durchströmungsquerschnitt (84) begrenzen.

8. Expansionsventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das dem Einlass (52) zugewandte und den dritten Durchströmungsquerschnitt (84) begrenzende Axialende (82) des

Schließkörpers (72) und der den dritten Durchströmungsquerschnitt (84) begrenzende Abschnitt des Koppelelements (36) jeweils einen konischen Querschnitt aufweisen. 9. Expansionsventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schließkörper (72) einen Abschnitt mit einem kreisbogenförmigen Querschnitt aufweist, welcher mit dem Schließkörper-Ventilsitz (74) zusammenwirkt, wobei der Schließkörper-Ventilsitz (74) einen konischen Querschnitt aufweist.

10. Expansionsventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitzkörper (46) einen dem Einlass (52) zugewandten, zylindrischen Abschnitt (54) und einen an den zylindrischen Abschnitt (54) anschließenden und zum Auslass (58) hin aufweitende Abschnitt (56) aufweist und der Regelkörper (34) einen dem Einlass (52) zugewandten, zylindrischen Abschnitt (60) und einen mit einem an den zylindrischen Abschnitt anschließenden, zum Auslass (58) hin verengenden Abschnitt (62) aufweist.

11. Expansionsventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (12) ein elektromagnetischer oder elektromotorischer Aktor ist.

12. Verfahren zur Betätigung eines Expansionsventils nach Anspruch 1 bis 11, wobei ausgehend aus einer Schließstellung des Expansionsventils

(10), der Regelkörper (34) axial durch den Aktor (12) verstellt wird, wobei in einer ersten Verstellphase des Regelkörpers (34) sich der Regelkörper (34) relativ zum Schließkörper (72) axial bewegt und der dritte ringspaltförmige Durchströmungsquerschnitt (84) geöffnet wird, wobei der Schließkörper (72) am Schließkörper-Ventilsitz (74) weiter anliegt und der zweite Durchströmungsquerschnitt (76) geschlossen ist, in einer an die erste Verstellphase anschließenden, zweiten Verstellphase der Schließkörper (72) an dem Regelkörper (34) stirnseitig anliegt und der Schließkörper (72) mit dem Regelkörper (34) mitbewegt wird, wobei der zweite Durchströmungsquerschnitt (76) geöffnet wird und der erste ringspaltartige Durchströmungsquerschnitt (50) geregelt wird.

Description:
B E S C H R E I B U N G Expansionsventil für einen Kälte- oder Klimakreislauf und Verfahren zur Betätigung des Expansionsventils

Die Erfindung betrifft ein Expansionsventil für einen Kälte- oder Klimakreislauf, mit einem Regelventil mit einem Strömungsgehäuse, welches einen Einlass und einen Auslass aufweist, einem Aktor, über welchen ein Regelkörper axial bewegbar ist, einen ersten ringspaltförmigen Durchströmungsquerschnitt zwischen dem Einlass und dem Auslass, welcher von dem Regelkörper und einem Ventilsitzkörper begrenzt ist. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Betätigung des Expansionsventils für einen Kälte- oder Klimakreislauf.

Expansionsventile dienen dazu, den Druck des Arbeitsfluids durch Drosselung des zur Verfügung stehenden Durchströmungsquerschnitts zu verringern und das Volumen des Arbeitsfluids zu erhöhen, dieses also zu expandieren. Durch die Verwendung geregelter Expansionsventile kann dabei sowohl der Druckabfall und damit die Volumenzunahme geregelt werden als auch der Fluidstrom nahezu vollständig unterbrochen werden.

In Kälte- oder Klimakreisläufen werden derartige Ventile vor den Verdampfern und hinter den Verflüssigern angeordnet. Durch die Volumenzunahme wird das Arbeitsfluid teilweise verdampft, während das noch flüssige Arbeitsfluid im Verdampfer Wärme aufnimmt, wodurch auch der flüssige Teil verdampft. Dieses nun gasförmige Arbeitsfluid wird einem Kompressor zugeführt und verdichtet, um anschließend im Verflüssiger wieder in den flüssigen Aggregatzustand umgewandelt zu werden, wodurch der geschlossene Kreislauf gebildet wird. Diesem Kreislauf kann entsprechend Wärme oder Kälte im Bereich der Verdampfer und Verflüssiger entnommen werden. Ein derartiges Expansionsventil ist aus der DE 10 2017 122624 Al bekannt, welches ein Strömungsgehäuse mit einem Einlass und einen Auslass, einen axial bewegbaren Regelkörper und einen mit dem Regelkörper verbundenen elektromagnetischen Aktor aufweist. Der Regelkörper begrenzt gemeinsam mit einem Ventilsitz einen Durchströmungsquerschnitt zwischen dem Einlass und dem Auslass, durch welchen ein Kältemittel vom Einlass zum Auslass zwischen dem im Wesentlichen kolbenförmigen Regelkörper und den Ventilsitzen strömen kann.

Bei derartigen Expansionsventilen ist es erforderlich, sicherzustellen, dass keine ungewollte Strömung vom Einlass zum Auslass entsteht. Daher ist es bekannt geworden, in einem Kältemittelkreis ein Absperrventil einzusetzen, welches durch die anliegende Druckdifferenz in einer geschlossenen Position gehalten wird. Ein derartiges Regelventil wird beispielsweise in der EP 0 689 015 Al offenbart. Dieses Regelventil besteht aus einem Rückschlagventil mit eingebautem Vorsteuerventil. Dies bedeutet, dass das Ventil durch die anliegende Druckdifferenz und zwei Federn, die das Vorsteuerventilglied und das Rückschlagventilglied in die verschließende Richtung belasten, in der geschlossenen Stellung gehalten wird. Ein über einen Elektromagneten betätigbarer Stift wird zur Öffnung gegen das kugelförmige Vorsteuerventilglied geschoben, so dass dieses von seinem Sitz abgehoben wird und ein Druckausgleich zwischen der Frontseite und der Rückseite des Rückschlagventils stattfinden kann. Durch weiteres Verschieben des Stifts kann dann mit relativ geringer Betätigungskraft das Rückschlagventil vom Ventilsitz abgehoben werden und so ein Durchströmungsquerschnitt zwischen dem Einlass und dem Auslass geregelt werden. Nachteilig an einem derartigen Ventil ist, dass der Flerstellungs- und Montageaufwand relativ hoch ist und ein derartiges Ventil einen großen Bauraum aufweist. Vor diesem Hintergrund stellt sich die Aufgabe, ein Expansionsventil und eine zuverlässige Absperrung des Kältemittelkreislaufs zur Verfügung zu stellen, wobei der Herstellung- und Montagesaufwand und der benötigte Bauraum reduziert werden sollen und möglichst geringe Stellkräfte benötigt werden sollen, so dass auch die Baugröße und der Stromverbrauch der verwendeten Steller reduziert werden können.

Diese Aufgabe wird durch ein Expansionsventil mit den Merkmalen des Hauptanspruchs 1 gelöst.

Das Expansionsventil weist ein Regelventil auf, an dessen

Strömungsgehäuse ein Einlass und ein Auslass für das Kältemittel ausgebildet sind. Ein Aktor ist mit einem Regelkörper gekoppelt und bewegt diesen axial. Zwischen dem Einlass und dem Auslass ist ein erster Durchströmungsquerschnitt ausgebildet, der von einem Ventilsitzkörper umgeben ist, und der mittels des Regelkörpers geregelt werden kann. Zusätzlich weist das Expansionsventil ein Absperrventil auf, welches strömungstechnisch zwischen dem Einlass und dem Regelventil angeordnet ist. Dabei bedeutet strömungstechnisch zwischen dem Einlass und dem Regelventil, dass das Kältemittel bei geöffnetem Regelventil und geöffnetem Absperrventil vom Einlass über das Absperrventil zum Regelventil und von dort zum Auslass strömen kann. Bei einem geschlossenen Absperrventil strömt kein Kältemittel zum Regelventil. Das Absperrventil weist einen Schließkörper auf, der mit einem Schließkörper- Ventilsitz einen zweiten Durchströmungsquerschnitt begrenzt, wobei der Schließkörper derart angeordnet ist, dass sowohl das Absperrventil als auch das Regelventil durch den gleichen Aktor betätigt werden, wodurch sowohl der benötigte Bauraum als auch die Anzahl benötigter Bauteile reduziert werden können.

Der Schließkörper ist derart relativ zum Regelkörper angeordnet, dass in einer ersten Verstellphase des Regelkörpers der Regelkörper sich relativ zum Schließkörper axial bewegt und in einer zweiten Verstellphase des Regelkörpers der Schließkörper sich gemeinsam mit dem Regelkörper axial bewegt. In der ersten Verstellphase bewegt sich der Regelkörper in Axialrichtung und der Schließkörper verbleibt in seiner ursprünglichen Position, so dass der zweite Durchströmungsquerschnitt und damit das Expansionsventil geschlossen bleiben. Durch die Relativbewegung des Regelkörpers zum Schließkörper wird ein dritter Durchströmungsquerschnitt geöffnet, welcher von dem Regelkörper und dem Schließkörper begrenzt ist. Das Öffnen des dritten Durchströmungsquerschnitts bewirkt, dass ein dem Auslass zugewandtes Axialende des Schließkörpers mit dem Einlass verbunden wird und dadurch der gleiche bzw. nahezu gleiche Druck an einem dem Einlass zugewandten Axialende des Schließkörpers und an dem dem Auslass zugewandten Axialende des Schließkörpers herrscht. In der an die erste Verstellphase anschließenden zweiten Verstellphase des Regelkörpers liegt der Schließkörper mit dem dem Auslass zugewandten Axialende an dem Regelkörper an und der Schließkörper bewegt sich mit dem Regelkörper axial mit, wodurch der zweite Durchströmungsquerschnitt geöffnet wird und ein Kältemittelfluss zum ersten Durchströmungsquerschnitts und damit zum Regelventil freigegeben wird. Während der Regelung des ersten Durchströmungsquerschnitts sind der zweite und der dritte Durchströmungsquerschnitt geöffnet.

Durch eine derartige Ausgestaltung des Expansionsventils wird die Bauteileanzahl des Expansionsventils reduziert und dadurch der Herstellungs- und Montageaufwand sowie der Bauraum des

Expansionsventils reduziert. Der Schließkörper dient der zuverlässigen Abdichtung zwischen dem Einlass und dem Auslass im geschlossenen Zustand des Expansionsventils, wobei durch die erfindungsgemäße Anordnung und Ausgestaltung des Schließkörpers relativ zum Regelkörper die Stellkräfte reduziert werden.

Vorzugsweise ist zwischen dem dem Auslass zugewandten Axialende des Schließkörpers und dem dritten Durchströmungsquerschnitt ein Fluidkanal vorgesehen, wobei der Fluidkanal durch eine Innenfläche des Schließkörpers und eine Außenfläche eines Lagerabschnitts des Regelkörpers begrenzt ist. Der Schließkörper weist eine zentrale Öffnung auf, durch welche sich ein Abschnitt des Regelkörpers erstreckt und dadurch der Schließkörper am Regelkörper gelagert ist. Der Fluidkanal ist beispielsweise ein Ringspaltkanal, wobei die Innenfläche des Schließkörpers und die Außenfläche des Regelkörpers voneinander beabstandet sind und dadurch den Fluidkanal bilden. Alternativ kann an der Innenfläche des Schließkörpers oder an der Außenfläche des Schließkörpers mindestens eine Nut vorgesehen sein, welche sich vom dritten Durchströmungsquerschnitt bis zu dem Auslass zugewandten Axialende erstreckt und den Fluidkanal bildet.

Dadurch kann auf eine einfache und kostengünstige Weise eine fluidische Verbindung zwischen dem dem Einlass und dem dem Auslass zugewandten Axialende hergestellt werden, wobei keine zusätzlichen Komponenten oder kostenintensive Herstellungsverfahren zur Herstellung des Fluidkanals erforderlich sind. Vorzugsweise weist der Schließkörper an dem dem Auslass zugewandten Axialende mindestens einen radial erstreckenden Überströmkanal auf, wodurch der Fluidkanal auch in der zweiten Verstellphase, in welcher der Regelkörper an der dem Auslass zugewandten Axialende anliegt und den Fluidkanal verschließen würde, offen ist.

Vorzugsweise ist der Schließkörper axial bewegbar und axial vorgespannt am Regelkörper gelagert. Dadurch kann die erfindungsgemäße Funktionsweise des Expansionsventils einfach realisiert werden, wobei zur Bereitstellung einer derartigen Funktionsweise keine aufwendigen Zusatzkomponenten benötigt werden, welche den Aufwand und den Bauraum des Expansionsventils erhöhen würden. In der ersten Verstellphase, in welcher der Regelkörper relativ zum Schließkörper bewegt wird, wird der Schließkörper durch die axiale Vorspannung und die axiale Verschiebbarkeit auf den Schließkörper-Ventilsitz gepresst, so dass der zweite Durchströmungsquerschnitt trotz der axialen Verstellung des Regelkörpers geschlossen bleibt. In der zweiten Verstellphase wird der Schließkörper durch einen axialen Formschluss zwischen dem Regelkörper und dem Schließkörper gemeinsam mit dem Regelkörper mitbewegt.

In einer bevorzugten Ausgestaltung weist der Regelkörper ein Regelelement und ein mit dem Regelelement fest verbundenes Koppelelement auf, wobei das Koppelelement endseitig mit dem Aktor wirkverbunden ist. Auf diese Weise kann der Schließkörper einfach am Regelkörper montiert werden.

Vorzugsweise ist zwischen dem Koppelelement und dem Schließkörper ein Federelement angeordnet, wodurch der Schließkörper axial vorgespannt wird. Das Federelement ist insbesondere eine Schraubenfeder, welche zwischen einem radial erstreckenden Vorsprung des Koppelelements und dem dem Einlass zugewandten Axialende des Schließkörpers angeordnet ist. Das Federelement presst den Schließkörper in der ersten Verstellphase und in der Schließstellung des Expansionsventils gegen den Schließkörper- Ventilsitz, wodurch der zweite Durchströmungsquerschnitt geschlossen gehalten wird.

Vorzugsweise begrenzen das Koppelelement und das dem Einlass zugewandte Axialende des Schließkörpers den dritten Durchströmungsquerschnitt. In einer bevorzugten Ausgestaltung weisen das dem Einlass zugewandte und den dritten Durchströmungsquerschnitt begrenzende Axialende des Schließkörpers und der den dritten Durchströmungsquerschnitt begrenzende Abschnitt des Koppelelements jeweils einen konischen Querschnitt auf. Dadurch kann eine zuverlässige Abdichtung gewährleistet werden, wobei durch die konische Ausgestaltung die Abdichtfläche vergrößert wird, ohne den axialen Bauraum zu vergrößern. Außerdem wird der Schließkörper durch die konische Ausgestaltung radial zentriert. Vorzugsweise weist der Schließkörper einen kreisbogenförmigen Querschnitt auf, welcher mit dem Schließkörper-Ventilsitz zusammenwirkt, wobei der Schließkörper-Ventilsitz einen konischen Querschnitt aufweist, wodurch eine zuverlässige Abdichtung gewährleistet werden kann.

In einer bevorzugten Ausgestaltung weist der Ventilsitzkörper einen dem Einlass zugewandten, zylindrischen Abschnitt und einen an den zylindrischen Abschnitt anschließenden und zum Auslass hin aufweitenden Abschnitt auf und der Regelkörper weist einen dem Einlass zugewandten, zylindrischen und einen an den zylindrischen Abschnitt anschließenden, zum Auslass hin verengenden Querschnitt auf. Dadurch wird eine düsenartige Öffnung geschaffen, welche das unter Hochdruck stehende Fluid passieren muss, wodurch der Hochdruck abgebaut wird. Vorzugsweise ist der Aktor ein elektromagnetischer oder elektromotorischer Aktor. Elektromagnetische oder elektromotorische Aktoren ermöglichen eine sehr genaue Regelung und sind robust im Aufbau.

Außerdem wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Betätigung eines Expansionsventils nach Anspruch 1 bis 11 gelöst. Dabei wird ausgehend aus einer Schließstellung des Expansionsventils, der Regelkörper axial durch den Aktor verstellt, wobei in einer ersten Verstellphase des Regelkörpers der Regelkörper relativ zum Schließkörper axial bewegt wird und der dritte Durchströmungsquerschnitt geöffnet wird, wobei der Schließkörper am Schließkörper-Ventilsitz weiter anliegt und der zweite Durchströmungsquerschnitt geschlossen ist. In einer an die erste Verstellphase anschließenden, zweiten Verstellphase wird der Regelkörper weiter axial bewegt, wobei der Schließkörper an dem Regelkörper stirnseitig, d.h. mit dem dem Auslass zugewandten Axialende, anliegt und der Schließkörper mit dem Regelkörper mitbewegt wird. Dadurch wird der zweite Durchströmungsquerschnitt geöffnet und der erste Durchströmungsquerschnitt kann geregelt werden. Zu den Vorteilen des Verfahrens wird auf die vorhergehenden Absätze verwiesen. Es wird somit ein Expansionsventil geschaffen, welches sehr kompakt aufgebaut ist und die Funktionen eines Regelventils und eines Absperrventils bei Verwendung nur eines Stellers in sich vereint. Dabei ist das Regelventil genau und schnell schaltbar, während das Absperrventil eine hohe Dichtigkeit aufweist und mit geringen Kräften schaltbar ist.

Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Expansionsventils für einen Kälte- oder Klimakreislauf ist in den Figuren dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.

Figur 1 zeigt eine Schnittansicht eines Ausschnitts eines erfindungsgemäßen Expansionsventils in geschlossener Stellung, Figur 2 zeigt eine Schnittansicht des Ausschnitts des Expansionsventils aus Figur 1 in der ersten Verstellphase, und

Figur 3 zeigt eine Schnittansicht des Ausschnitts des Expansionsventils aus Figur 1 in der zweiten Verstellphase.

Alle drei Figuren zeigen ein erfindungsgemäßes Expansionsventil 10. Das Expansionsventil 10 weist ein Regelventil 11 auf, welches ein Strömungsgehäuse 16 und einen elektromagnetischen Aktor 12 umfasst. Von dem elektromotorischen Aktor 12 sind lediglich ein Aktorgehäuse 14 und eine Stellwelle 18 gezeigt, wobei bei einer Betätigung des elektromotorischen Aktors 12 die Stellwelle 18 in Axialrichtung bewegt wird. Das Aktorgehäuse 14 ist in das Strömungsgehäuse 16 eingesteckt und der Spalt zwischen dem Strömungsgehäuse 16 und dem Aktorgehäuse 14 ist über einen Dichtring 19 abgedichtet, wobei der Dichtring 19 in einer am Aktorgehäuse 14 ausgebildeten, umlaufenden Nut 20 angeordnet ist. Das Strömungsgehäuse 16 und das Aktorgehäuse 14 weisen jeweils eine Öffnung 22, 24 auf, welche sich überlagern und in welchen eine Führungshülse 26 angeordnet ist. Die Führungshülse 26 liegt mit ihrer Außenumfangsfläche 28 an den Innenumfangsflächen der Öffnungen 22, 24 an und ist dadurch radial gelagert. Zur axialen Fixierung ist an der Außenumfangsfläche 28 der Führungshülse 26 ein radial erstreckender Vorsprung 30 vorgesehen, welcher mit einer ersten Axialfläche an dem Strömungsgehäuse 16 und mit einer zweiten, entgegengesetzten Axialfläche an dem Aktorgehäuse 14 anliegt, wodurch die Führungshülse 26 axial fixiert ist. Eine Innenumfangsfläche 32 der Führungshülse 26 dient der Führung eines Regelkörpers 34. Der Regelkörper 34 weist ein Koppelelement 36 und ein Regelelement 38 auf. Das Koppelelement 36 weist an seinem dem Aktor 12 zugewandten und axial innenhalb der Führungshülse 26 angeordneten Axialende eine Bohrung 40 auf, in welche die Stellwelle 18 eingepresst ist an dem Koppelelement 36 befestigt ist. An dem dem Aktor 12 abgewandten Axialende des Koppelelements 36 ist das Regelelement 38 angeordnet, wobei das Regelelement 38 einen Befestigungsstutzen 42 aufweist, welcher in eine an dem Koppelelement 36 angeordnete Bohrung 43 eingreift. Das Regelelement 38 weist an der Umfangsfläche eine umlaufende Nut 44 auf, in welche ein an einer Innenumfangsfläche der Bohrung 43 radial erstreckender Vorsprung 45 eingreift, wodurch das Regelelement 38 axial am Koppelelement 36 formschlüssig fixiert ist.

Weiterhin umfasst das Regelventil 11 einen Ventilsitzkörper 46, welcher in das Strömungsgehäuse 16 eingepresst ist und mit einem ersten Abschnitt 47 gemeinsam mit dem Regelkörper 34 einen ersten ringspaltartigen Durchströmungsquerschnitt 50 begrenzt. Der erste Abschnitt 47 des Ventilsitzkörpers 46 weist einen einem Einlass 52 zugewandten, zylindrischen Abschnitt 54 und einen an den zylindrischen Abschnitt 54 anschließenden und zu einem Auslass 58 hin aufweitenden Abschnitt 56 auf. Das Regelelement 38 weist einen dem Einlass 52 zugewandten, zylindrischen Abschnitt 60 und einen an den zylindrischen Abschnitt 60 anschließenden, zum Auslass 58 hin verengenden Abschnitt 62 auf. Durch eine derartige Ausgestaltung des Regelelements 38 und des Ventilsitzkörpers 46 wird eine Verdüsung bereitgestellt, wodurch der am Einlass 52 herrschende Druck auf einen am Auslass herrschende Druck reduziert wird. Das Expansionsventil 10 umfasst weiterhin ein Absperrventil 70, welches strömungstechnisch zwischen dem Einlass 52 und dem Regelventil 11 angeordnet ist und in einer Schließstellung des Expansionsventils 10 einen Fluidfluss zum Regelventil 11 bzw. zum ersten Durchströmungsquerschnitt 50 unterbindet. Das Absperrventil 70 umfasst einen Schließkörper 72 und einen Schließkörper-Ventilsitz 74, wobei der Schließkörper-Ventilsitz 74 an durch einen am Ventilsitzkörper 46 vorgesehenen, zweiten Abschnitt 49 ausgebildet ist und gemeinsam mit dem Schließkörper-Ventilsitz 74 einen zweiten Durchströmungsquerschnitt 76 begrenzt. Der Schließkörper 72 ist axial bewegbar und axial vorgespannt an dem Regelelement 38 gelagert, wobei der Schließkörper 72 eine mittige Durchgangsöffnung 78 aufweist, über welche der Schließkörper 72 gleitend an einem Lagerabschnitt 80 des Regelelements 38 gelagert ist. Die axiale Vorspannung des Schließkörpers 72 erfolgt durch ein Federelement 81, insbesondere eine Schraubenfeder, welche endseitig an einem Absatz des Koppelelements 36 und zum anderen an einem dem Einlass 52 zugewandten Axialende 82 des Schließkörpers 72 anliegt.

Der Schließkörper 72 begrenzt außerdem mit seinem dem Einlass zugewandten Axialende 82 gemeinsam mit dem Koppelelement 36 einen dritten Durchströmungsquerschnitt 84, wobei sowohl der Schließkörper 72 als auch das Koppelelement 36 konisch ausgeführt sind. An den dritten Durchströmungsquerschnitt 84 schließt ein Fluidkanal 86 an, welcher sich ausgehend vom dritten Durchströmungsquerschnitt 84 bis zu einem dem Auslass 58 zugewandten Axialende 88 des Schließkörpers 72 erstreckt, wodurch das dem Auslass 58 zugewandte Axialende 88 mit dem Einlass 52 verbunden werden kann. Der Fluidkanal 86 wird durch die Innenumfangsfläche des Schließkörpers 72 und durch die Außenumfangsfläche des Lagerabschnitts 80 des Regelelements 38 begrenzt. An dem dem Auslass zugewandten Axialende 88 weist der Schließkörper 72 mehrere radial erstreckende Überströmkanäle 90 auf.

Bei Schließstellung des Expansionsventils 10, wie in Figur 1 gezeigt, wird das Koppelelement 36 gegen das dem Einlass 52 zugewandte Axialende des Schließkörper 72 gepresst und der Schließkörper 72 wird gegen den Ventilsitzkörper 46 gepresst, wodurch der dritte Durchströmungsquerschnitt 84 und der zweite Durchströmungsquerschnitt 76 geschlossen sind.

Bei Ansteuerung des Aktors 12 bewegt sich der Regelkörper 34 in einer ersten Verstellphase in Öffnungsrichtung. Wie in Figur 2 gezeigt ist, verbleibt der Schließkörper 72 aufgrund der axial bewegbaren Lagerung am Regelkörper 34 und der durch die Schraubenfeder 81 verursachten Belastung des Schließkörpers 72 entgegen der Öffnungsrichtung in seiner ursprünglichen Stellung, wodurch der zweite Durchströmungsquerschnitt 76 geschlossen bleibt und der dritte Durchströmungsquerschnitt 84 geöffnet wird. Durch die Öffnung des dritten Durchströmungsquerschnitts 84 strömt das unter Hochdruck stehende Fluid ausgehend vom Einlass 52 durch den Fluidkanal 86 zum dem Auslass 58 zugewandten Axialende 88. Dadurch herrscht an beiden Axialenden 82, 88 des Schließkörpers 72 der gleiche Druck. Dabei weist der Querschnitt des Fluidkanals 86 eine derartige Größe auf, dass der am Einlass 52 herrschende Druck nicht oder nur geringfügig durch die Durchströmung des Fluidkanals 86 abfällt.

In einer an die erste Verstellphase anschließenden zweiten Verstellphase, welche in Figur 3 gezeigt ist, bewegt sich der Regelkörper 34 weiterhin in Öffnungsrichtung, wobei das Regelelement 38 an dem dem Auslass zugewandten Axialende 88 des Schließkörpers 72 axial anliegt und dadurch der Schließkörper 72 mitgenommen wird und sich mit dem Regelkörper 34 mitbewegt. Durch die Mitnahme des Schließkörpers 72 wird der zweite Durchströmungsquerschnitt 76 geöffnet und das Fluid kann zum Regelventil 11 strömen. Ein derartiges Expansionsventil 10 für einen Kälte- oder Klimakreislauf ermöglicht somit bei guten Verdüsungseigenschaften einen sicheren Verschluss, wenn keine Förderung gewünscht ist, wobei sowohl zum Betätigen des Absperrventils 70 als auch zum Betätigen des Regelventils 11 geringe Stellkräfte benötigt werden. Entsprechend können kleine Aktoren 12 verwendet werden. Außerdem ist die Bauteileanzahl sehr gering, da lediglich ein Aktor 12 für das Absperrventil 70 und das Regelventil 11 benötigt wird. Entsprechend benötigt dieses kompakte Expansionsventil 10 nur einen geringen Bauraum. Es sollte deutlich sein, dass der Schutzbereich nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt ist, sondern verschiedene Modifikationen innerhalb des Schutzbereiches des Flauptanspruchs möglich sind. Es könnten beispielsweise das Absperrventil 70, das Regelventil 11 oder das Führungselement 70 anders ausgeführt sein.