例如，從DE 20 2005 013 233 U1已知的這種螺線管閥。

導(dǎo)向閥的使用具有的優(yōu)點(diǎn)是，只有該導(dǎo)向閥元件必須被致動(dòng)以控制該主閥裝置的功能。移動(dòng)該導(dǎo)向閥元件所需的力遠(yuǎn)小于移動(dòng)該主閥元件所需的力。因此，導(dǎo)向控制螺線管閥可以用于控制高壓下的流體(例如二氧化碳)，而不顯著增大該線圈和磁軛安排。

在一些情況下，需要螺線管閥具有較大的打開(kāi)行程，即該螺線管閥在完全打開(kāi)狀態(tài)下具有低流動(dòng)阻力。這樣意味著該主閥裝置必須打開(kāi)到相當(dāng)大的程度，使得該主閥元件必須能夠執(zhí)行大的打開(kāi)行程。因此，該導(dǎo)向閥元件必須能夠執(zhí)行類似的大的打開(kāi)行程。當(dāng)該導(dǎo)向閥關(guān)閉時(shí)，該電樞裝置具有到該磁軛安排的最大距離，使得能夠吸引該電樞裝置的磁力相當(dāng)?shù)?。因此，?dāng)需要大的打開(kāi)行程時(shí)，該線圈和磁軛安排必須增大到相當(dāng)大的尺寸以產(chǎn)生必要的磁吸引力。

這種螺線管閥可以例如用在多噴射器中。在這種情況下，需要在所謂的動(dòng)力噴嘴處產(chǎn)生受控氣體的最大速度。這是通過(guò)使壓力損失最小化來(lái)實(shí)現(xiàn)的。低壓力損失的一個(gè)貢獻(xiàn)來(lái)自當(dāng)該閥打開(kāi)時(shí)的大直徑或大開(kāi)口。在這里大直徑意味著該主閥元件需要移動(dòng)通常至少為出口孔的直徑的1/4的重要部分。這意味著存在可用的低磁力，因?yàn)檫@些磁力在從該磁軛安排到該電樞裝置的距離上變化。

此外，當(dāng)該螺線管閥用于CO₂系統(tǒng)中時(shí)，壓力差明顯高于其他制冷劑。在CO₂系統(tǒng)中，至少50巴的壓力差是可能的，并且可以明顯更高，例如90巴。

這樣意味著必須以相對(duì)較弱的磁力打開(kāi)該閥，同時(shí)能夠處理明顯更高的壓力差。

本發(fā)明的目的是實(shí)現(xiàn)較大的打開(kāi)行程而不會(huì)過(guò)度增大線圈和磁軛安排。

這個(gè)目的通過(guò)如上所述的螺線管閥來(lái)解決，所述電樞裝置包括可被所述磁軛裝置吸引以執(zhí)行打開(kāi)行程的第一部分，以及承載所述導(dǎo)向閥元件的第二部分，其中，所述第一部分在所述打開(kāi)行程的第一段中相對(duì)于所述第二部分是可移動(dòng)的并且在所述第一段之后的所述打開(kāi)行程的第二段中拖曳所述第二部分，其中，打開(kāi)彈簧位于所述第一部分和所述第二部分之間，所述打開(kāi)彈簧在打開(kāi)方向上作用在所述第二部分上。

在這種螺線管閥中，線圈和磁軛安排產(chǎn)生必須足以僅吸引該電樞的第一部分的磁力。該電樞的第一部分可以在該打開(kāi)行程的第一段上移動(dòng)而沒(méi)有移動(dòng)該第二部分的必要性。該電樞裝置的第一部分通過(guò)磁力來(lái)加速并且因此在該打開(kāi)行程的第一段結(jié)束時(shí)具有一定的速度并因此具有一定的動(dòng)能。此外，由于氣隙減小了，這些磁力也增加了。在該打開(kāi)行程的第一段結(jié)束時(shí)，該第一部分與該電樞的第二部分接觸，然后該電樞的第二部分在該第一部分的作用下移動(dòng)。為了該電樞的第二部分的運(yùn)動(dòng)，可以使用增加的磁力加上該第一部分的動(dòng)能。該第二部分承載該導(dǎo)向閥元件，意味著該導(dǎo)向閥元件也可以是該第二部分的一部分。組合的能量足以從該導(dǎo)向閥座預(yù)提升該導(dǎo)向閥元件。該導(dǎo)向閥元件的這種初始運(yùn)動(dòng)通常需要最大的力。一旦該導(dǎo)向閥元件已經(jīng)被提升離開(kāi)該導(dǎo)向閥座，趨向于關(guān)閉該導(dǎo)向閥裝置或保持該導(dǎo)向閥裝置關(guān)閉的力減小，使得該第二部分可以與該第一部分一起在打開(kāi)方向上進(jìn)一步移動(dòng)。當(dāng)在該第一部分的作用下該導(dǎo)向閥元件已經(jīng)被提升離開(kāi)該導(dǎo)向閥座時(shí)，該打開(kāi)彈簧被稍微壓縮。該打開(kāi)彈簧現(xiàn)在使該第二部分相對(duì)于該第一部分在打開(kāi)方向上進(jìn)一步移動(dòng)，因此增加了該導(dǎo)向閥元件和該導(dǎo)向閥座之間的距離。這是有可能的，應(yīng)歸于來(lái)自該導(dǎo)向閥元件處的差壓的較小的力。這種較小的力應(yīng)歸于在預(yù)提升之后該導(dǎo)向閥元件和該導(dǎo)向閥座或?qū)蚩卓谥g的相對(duì)較大的距離。當(dāng)該導(dǎo)向孔口打開(kāi)時(shí)，該主閥元件移動(dòng)并打開(kāi)該主閥裝置。這種打開(kāi)可以在相當(dāng)短的時(shí)期中進(jìn)行，使得該螺線管閥能以相當(dāng)高的速度被致動(dòng)。該導(dǎo)向閥的打開(kāi)現(xiàn)在被分成三個(gè)運(yùn)動(dòng)段。在該第一段中，僅該第一部分移動(dòng)。在該第二段中，該第一部分與該第二部分和該導(dǎo)向閥元件一起移動(dòng)。在該第三段中，該第一部分已經(jīng)停止，并且該導(dǎo)向閥元件與該第二部分一起在該打開(kāi)彈簧的作用下移動(dòng)。在該第一段期間，當(dāng)該第一部分單獨(dú)移動(dòng)時(shí)，這個(gè)第一部分積累動(dòng)能并且移動(dòng)更靠近該磁軛安排，由此由于氣隙減小而使磁力顯著增大。兩個(gè)元件都有助于該導(dǎo)向閥元件抵抗該導(dǎo)向閥元件上的顯著壓力差來(lái)進(jìn)行預(yù)提升。在第三次運(yùn)動(dòng)結(jié)束時(shí)，該第二部分靠在該磁軛安排上。第三次運(yùn)動(dòng)是通過(guò)利用在第二次移動(dòng)期間由該打開(kāi)彈簧的壓縮產(chǎn)生的彈簧力來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

在優(yōu)選實(shí)施例中，所述導(dǎo)向閥裝置具有導(dǎo)向孔口，并且所述第二段的長(zhǎng)度在所述導(dǎo)向孔口的直徑的0.5倍至1.5倍的范圍內(nèi)。當(dāng)該第一部分具有足夠的動(dòng)能時(shí)，該電樞的第二部分僅在打開(kāi)行程結(jié)束時(shí)移動(dòng)。由于僅需要預(yù)提升該導(dǎo)向閥元件，因此此時(shí)該電樞的第二部分的小運(yùn)動(dòng)就足夠了。小于0.5意味著壓力差變得過(guò)大。大于1.5意味著磁力變得過(guò)小。

優(yōu)選地，在所述第一部分和所述磁軛安排之間設(shè)置關(guān)閉彈簧，所述關(guān)閉彈簧在所述打開(kāi)行程期間被壓縮。在該主閥要關(guān)閉時(shí)的稍后階段使用該關(guān)閉彈簧。

優(yōu)選地，所述打開(kāi)彈簧比所述關(guān)閉彈簧更強(qiáng)壯。換句話說(shuō)，該打開(kāi)彈簧的彈簧常數(shù)通常大于該關(guān)閉彈簧的彈簧常數(shù)。這樣考慮到，該關(guān)閉彈簧在該打開(kāi)行程期間被壓縮到稍大的程度。

優(yōu)選地，所述第二部分位于所述第一部分內(nèi)部。這樣導(dǎo)致了相當(dāng)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)。該電樞仍然可以作為單件來(lái)處理，從而簡(jiǎn)化了該螺線管閥的組裝。

在這種情況下，優(yōu)選的是，所述第一部分包括中空的第一套筒和中空的第二套筒，所述中空的第一套筒和中空的第二套筒彼此連接以形成其中容納所述第二部分的空間。這兩個(gè)套筒例如可以通過(guò)旋擰、通過(guò)使用膠或通過(guò)焊接來(lái)彼此固定，或者它們可以通過(guò)壓入配合連接而相連。使用中空的套筒有利于在該第一部分內(nèi)引導(dǎo)該第二部分。

優(yōu)選地，所述第一套筒在面向所述磁軛安排的一側(cè)具有孔，所述孔在支撐所述關(guān)閉彈簧的臺(tái)階處結(jié)束。該關(guān)閉彈簧靠在該臺(tái)階上并且靠在該磁軛安排上。該孔有助于引導(dǎo)該彈簧，使得該彈簧在任何情況下保持其位置。

優(yōu)選地，所述第二部分包括突出穿過(guò)所述孔的桿。所述孔中的桿用于在所述第一部分內(nèi)引導(dǎo)該第二部分。

優(yōu)選地，所述桿比所述第一套筒長(zhǎng)。這個(gè)特征可以用于改善該螺線管閥的關(guān)閉過(guò)程。磁性吸附力是由該打開(kāi)彈簧的力來(lái)克服。由于該桿比該第一套筒長(zhǎng)，該打開(kāi)彈簧在朝向該導(dǎo)向閥座的方向上推動(dòng)該第一部分。一旦該第一部分鄰接該第二部分，該打開(kāi)彈簧不再有助于該第一部分的進(jìn)一步運(yùn)動(dòng)，并且該第一部分和第二部分的進(jìn)一步運(yùn)動(dòng)是通過(guò)該關(guān)閉彈簧來(lái)實(shí)現(xiàn)的。一旦該磁軛安排和該電樞之間形成氣隙，磁吸附大幅度減小，例如減小90％，并且因此即使該關(guān)閉彈簧較弱，該關(guān)閉彈簧也可以關(guān)閉該閥。

優(yōu)選地，所述外殼包括用于所述主閥元件在打開(kāi)方向上的止動(dòng)件，所述電樞的所述第二部分在所述打開(kāi)行程結(jié)束時(shí)縮回到所述止動(dòng)件的后面。這樣是對(duì)該導(dǎo)向閥元件的保護(hù)，從而在該主閥裝置的完全打開(kāi)狀態(tài)下避免了該導(dǎo)向閥元件上的較大的力。

本發(fā)明還涉及如上所述的螺線管閥在CO₂制冷系統(tǒng)中的使用。該螺線管閥特別好地適于在即使高壓力差作用在該導(dǎo)向閥裝置上的情況下也能操作。

現(xiàn)在參照附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，在附圖中：

圖1是處于關(guān)閉狀態(tài)的螺線管閥的截面視圖，

圖2是該螺線管閥在開(kāi)始打開(kāi)導(dǎo)向閥裝置時(shí)的截面視圖，

圖3是導(dǎo)向閥裝置完全打開(kāi)的所述螺線管閥的截面視圖，

圖4是主閥裝置完全打開(kāi)的所述螺線管閥的截面視圖，

圖5是所述螺線管閥在開(kāi)始關(guān)閉該導(dǎo)向閥裝置時(shí)的截面視圖，并且

圖6是所述螺線管閥的截面視圖，示出了該主閥裝置的關(guān)閉。

圖1示出了具有外殼2的螺線管閥1。外殼2包括入口3和出口4。螺線管閥1例如可以用于控制高壓下的流體，如二氧化碳。

這種流體的控制是由具有主閥元件6和主閥座7的主閥裝置5來(lái)執(zhí)行的。

主閥元件6具有活塞的形式，其具有沿縱長(zhǎng)方向延伸穿過(guò)整個(gè)閥元件6的通道8。這個(gè)通道8的一端通向主閥座7(處于關(guān)閉狀態(tài))或者被引導(dǎo)到主閥座7(處于打開(kāi)狀態(tài)，參見(jiàn)圖4至圖6)中。通道8的另一端形成導(dǎo)向孔口9。這個(gè)導(dǎo)向孔口9也可以稱為“導(dǎo)向閥座”。

主閥元件6和外殼2之間的小間隙是不可避免的，并且在當(dāng)前情況下旨在使得來(lái)自入口3的流體壓力可以作用在主閥元件6的兩個(gè)端面(frontface)11、12上，即在主閥元件6的與所述主閥座7相反的一側(cè)上的壓力空間13中。圍繞主閥座7的端面11的面積小于相反的端面12的面積，使得主閥元件6通過(guò)所產(chǎn)生的力差保持抵靠主閥座7，并且主閥裝置5關(guān)閉。

此外，螺線管閥1包括導(dǎo)向閥裝置14。導(dǎo)向閥裝置14包括與導(dǎo)向孔口9配合的導(dǎo)向閥元件15，即關(guān)閉導(dǎo)向孔口9(圖1和圖6)或打開(kāi)導(dǎo)向孔口(圖2至圖5)。

導(dǎo)向閥元件15的移動(dòng)是通過(guò)將在后面進(jìn)行描述的電樞16來(lái)進(jìn)行的。

螺線管閥1包括線圈17和磁軛安排18(僅部分示出)。當(dāng)線圈17被供應(yīng)電流時(shí)，磁性聯(lián)接到線圈17的磁軛安排18產(chǎn)生了作用在電樞16上的磁力。

電樞16包括第一部分19和第二部分20。第一部分19是由第一套筒21和第二套筒22形成的。兩個(gè)套筒21、22都是中空的。它們?cè)谶B接區(qū)域23中彼此連接。它們例如可以通過(guò)壓入配合連接相連或通過(guò)一對(duì)螺紋來(lái)連接，它們可以膠合在一起或釬焊在一起或以任何其他方式彼此連接。第一部分19由可磁化材料制成，而對(duì)第二部分20沒(méi)有類似的要求。

兩個(gè)套筒21、22一起形成空間24，在該空間中容納該電樞的第二部分20。電樞16的第二部分20承載導(dǎo)向閥元件15。

第一套筒21包括孔25，通過(guò)該孔來(lái)引導(dǎo)該第二部分的桿26。此外，孔25形成了臺(tái)階27。關(guān)閉彈簧28靠在此臺(tái)階27上。關(guān)閉彈簧28的另一端靠在磁軛安排18上。當(dāng)?shù)谝徊糠?9在朝向磁軛安排18的方向上移動(dòng)時(shí)，關(guān)閉彈簧28被壓縮。

打開(kāi)彈簧29也布置在空間24中在第一部分19內(nèi)。這個(gè)打開(kāi)彈簧29作用在第一部分19和第二部分20之間并且將第二部分20壓靠在第一套筒21上。

圖1所示的狀態(tài)是螺線管閥1的關(guān)閉狀態(tài)。關(guān)閉彈簧28在朝向?qū)蚩卓?的方向上作用在整個(gè)電樞16上。導(dǎo)向閥元件15靠在導(dǎo)向孔口9上并且關(guān)閉導(dǎo)向閥裝置14。在這種狀態(tài)下，線圈17中沒(méi)有電流。

圖2示出了向線圈17供應(yīng)電流的情況。因此，在磁軛安排18中產(chǎn)生吸引電樞16的第一部分19的磁力。

在所有附圖中，用相同的參考號(hào)來(lái)指定所有元件。

如在圖2中可以看出，電樞16的第一部分19已經(jīng)相對(duì)于電樞的第二部分20移動(dòng)。

第一部分19已經(jīng)移動(dòng)超過(guò)打開(kāi)行程，即從圖1所示的第一部分19具有到磁軛安排18的最大距離的位置到達(dá)圖2所示的第一部分19已經(jīng)靠在磁軛安排18上的位置。

這個(gè)打開(kāi)行程具有一些段。在第一段中，第一部分19可以相對(duì)于該電樞的第二部分20移動(dòng)，而電樞16的第二部分20不移動(dòng)。在該打開(kāi)行程的第二段中，第一部分19與第二部分20的下端處的臺(tái)階30接觸，并且在第一部分19進(jìn)一步移動(dòng)時(shí)拉動(dòng)或拖曳第二部分20。

在第一部分19的運(yùn)動(dòng)期間，關(guān)閉彈簧28和打開(kāi)彈簧29被壓縮。

在該第一段結(jié)束時(shí)，該電樞的第一部分19已經(jīng)具有一定的速度并且相應(yīng)地具有一定的動(dòng)能。這個(gè)動(dòng)能也可以用于移動(dòng)電樞16的第二部分20。這個(gè)運(yùn)動(dòng)可以相當(dāng)小，例如小于1mm。通常，該打開(kāi)行程的第二段具有在導(dǎo)向孔口9的直徑的0.5倍至1.5倍的范圍內(nèi)的長(zhǎng)度。小于0.5意味著壓力差變得過(guò)大。大于1.5意味著磁力變得過(guò)小。當(dāng)導(dǎo)向閥元件15剛剛被提高離開(kāi)導(dǎo)向孔口9時(shí)，第二部分20的運(yùn)動(dòng)就足夠了，使得流出壓力空間13的流體可以開(kāi)始逸出壓力空間13，從而降低壓力空間13中的壓力。這種狀態(tài)可以稱為“預(yù)提升”。

如圖2所示，第一部分19與磁軛安排18接觸，從而壓縮該關(guān)閉彈簧。此外，第一部分19和第二部分20之間的打開(kāi)彈簧29也被壓縮。

如圖3所示，打開(kāi)彈簧29使第二部分20在打開(kāi)方向上(即在朝向磁軛安排18的方向上)進(jìn)一步移動(dòng)，直到桿26也與磁軛安排18接觸。這是第三段運(yùn)動(dòng)。因此，導(dǎo)向閥元件15進(jìn)一步遠(yuǎn)離導(dǎo)向孔口9而移動(dòng)。這種運(yùn)動(dòng)是有可能的，應(yīng)歸于來(lái)自該導(dǎo)向閥元件15處的差壓的較小的力。這種較小的力應(yīng)歸于在預(yù)提升之后導(dǎo)向閥元件15和導(dǎo)向孔口9之間的相對(duì)較大的距離。圖3示出了導(dǎo)向閥裝置14的完全打開(kāi)的狀態(tài)。

當(dāng)導(dǎo)向閥裝置14打開(kāi)時(shí)，壓力空間13中的壓力減小，并且因此作用在下端面11上的壓力產(chǎn)生的力高于作用在主閥元件6的相反的端面12上的壓力。主閥元件6遠(yuǎn)離主閥座7移動(dòng)并打開(kāi)主閥裝置5。

如在圖4中可以看出，外殼2具有用于主閥裝置6在打開(kāi)方向上的運(yùn)動(dòng)的止動(dòng)件31。當(dāng)電樞16的第二部分20與磁軛安排18接觸時(shí)，導(dǎo)向閥元件15縮回到這個(gè)止動(dòng)件31的后面。因此，能夠可靠地避免由主閥元件6作用于導(dǎo)向閥元件15上的較高的力。

圖4示出了處于完全打開(kāi)狀態(tài)的螺線管閥1。只要向線圈17被提供電流，就保持這種狀態(tài)?？梢栽谑疽庑缘厥境龅碾娺B接32上完成向線圈17供應(yīng)電流。

當(dāng)停止向線圈17供應(yīng)電流時(shí)，在磁軛安排18中不產(chǎn)生磁力。

當(dāng)電流關(guān)閉時(shí)，該關(guān)閉過(guò)程開(kāi)始。由打開(kāi)彈簧29的力來(lái)克服該磁性吸附力。由于桿26比第一套筒21長(zhǎng)，打開(kāi)彈簧29在朝向?qū)蜷y孔口9的方向上推動(dòng)第一部分19遠(yuǎn)離磁軛安排18。一旦第一部分19抵靠第二部分20，打開(kāi)彈簧29不再有助于第一部分的進(jìn)一步運(yùn)動(dòng)(如圖5所示)，并且第一部分和第二部分19、20的進(jìn)一步運(yùn)動(dòng)是通過(guò)較弱的關(guān)閉彈簧28來(lái)實(shí)現(xiàn)的。一旦磁軛安排18和電樞16的頂部之間形成氣隙，磁吸附減小例如90％，并且因此即使關(guān)閉彈簧28比打開(kāi)彈簧29更弱，關(guān)閉彈簧也可以關(guān)閉該導(dǎo)向閥。

在圖5中，電樞16從磁軛安排18移開(kāi)一點(diǎn)。然而，在圖5中，導(dǎo)向閥裝置15仍然與導(dǎo)向孔口9相距一定距離，使得導(dǎo)向閥裝置14還未關(guān)閉。

圖6示出了電樞16已經(jīng)在朝向主閥元件6的方向上移動(dòng)足夠遠(yuǎn)以關(guān)閉導(dǎo)向閥裝置14的情況，即導(dǎo)向閥元件15已經(jīng)關(guān)閉了導(dǎo)向孔口9。在這種情況下，壓力空間13沒(méi)有從入口3到達(dá)的流體可以逸出的出口。作用在上端面12(即面向磁軛安排18的端面)上的壓力在朝向主閥座7的方向上作用在主閥元件6上。然而，相同的壓力作用在相反的端面11上，在較小的區(qū)域上，因?yàn)殚y座7覆蓋了端面11的一部分。在由主閥座7覆蓋的端面的區(qū)域中，存在較低的壓力。

主閥元件6上的力的差異使主閥元件6在朝向主閥座7的方向上移動(dòng)，使得最終主閥元件6靠在主閥座7上并且主閥裝置5關(guān)閉，如圖1所示。關(guān)閉彈簧28也有貢獻(xiàn)。