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Die
Erfindung betrifft eine Schiebervorrichtung nach den Merkmalen des
Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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In
der Praxis werden solche Schiebervorrichtung zum Absperren von Leitungen
benutzt, die ein gasförmiges
oder flüssiges
Medium führen.
Die
DE 24 17 745 A1 zeigt
eine solche Vorrichtung zum Steuern eines Fluidstromes. Die Vorrichtung
weist einen Schieber auf, der als massive drehbare Klappe ausgebildet
ist. Die Klappe ist im Fluidstrom gelagert und wird zum Drosseln
bzw. Verschließen
in den Strom gedreht. Nachteilig ist die infolge der Klappe hervorgerufene
relativ große
Querschnittsverengung und die infolge der nichtlinearen Schließkurve erforderliche
aufwendige Regelung. Bei großen
Strömungsquerschnitten
wird, um einen dichten Verschluss zu gewährleisten, eine relativ dicke
und somit schwere Klappe benötigt.
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Die
DE 34 15 358 A1 beschreibt
eine Vorrichtung zum Absperren oder Freigeben von mehreren benachbarten
Luftkanälen.
Die Vorrichtung weist eine als Band ausgeführte Rolljalousie auf, die
auf zwei parallelen Walzen auf bzw. abgewickelt wird und mit Durchbrüchen versehene
Abschnitte aufweist. Die Rolljalousie wird vor den Enden der benachbarten
Luftkanäle
dicht geführt.
Durch Ab- bzw. Aufwickeln der Walzen werden durchbrochene Abschnitte oder
geschlossene Abschnitte vor den Enden der Luftkanäle plaziert
und diese demgemäss
verschlossen oder freigegeben
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In
der
DE 197 11 822
A1 ist eine Vorrichtung zur Steuerung eines Luftstromes
für eine
Heizungs- oder Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs beschrieben. Diese
Vorrichtung wird als separates Teil auf einen Luftkanal aufgesetzt.
Sie weist zwei drehbar gelagerte Rollen auf, auf die ein Band, welches
durchbrochene und geschlossene Abschnitte aufweist ,aufgewickelt
wird. Die Rollen sind ihrerseits an einem Tragegestell mit Auflagerahmen
gelagert. Das Band wird zwischen den Rollen auf dem Auflagerahmen
geführt,,
wobei ein zusätzlicher
Andruckrahmen das Band an den Auflagerahmen andrückt.
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Die
bekannten Lösungen
weisen jeweils eine relativ aufwendige Konstruktion auf und ein
aufgrund der vielen Komponenten recht großes Bauvolumen.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Schiebervorrichtung zu schaffen, die
konstruktiv einfach und kompakt aufgebaut ist.
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Die
Erfindung löst
die Aufgabe mit, einer Schiebervorrichtung nach den Merkmalen des
Anspruchs 1.
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Der
Schieber ist aus einem flexiblen Material, vorzugsweise Federstahl
oder Kunststoff ausgebildet und weist einen sich selbst stabilisierenden,
gewölbten
Querschnitt auf. Der Kanal weist einen im wesentlichen rechteckigen
Querschnitt mit einer schmalen Seite und einer längeren Seite auf. Der Schieber steuert
durch Verkleinern bzw. Vergrößern des
wirksamen Kanalquerschnitts den Strömungswiderstand des Kanals.
Dazu taucht der Schieber quer zu der Hauptströmungsrichtung mehr oder weniger
weit in den Kanal ein. Der Schieber kann aus einem im Verhältnis zu
seiner Breite sehr dünnem
Material in Form eines Bandes ausgebildet sein. Um eine besonders platzsparende
und kompakte Ausführung
zu schaffen, kann der Schieber aufwickelbar ausgebildet sein. Von
Vorteil ist, dass der Schieber eine geringe Masse aufweist. Dadurch
ist der Schieber einfach steuerbar und/oder regelbar und weist insbesondere eine
kurze Reaktionszeit auf.
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Es
ist vorgesehen, dass der Schieber eine etwas größere Breite als der Querschnitt
des Kanals aufweist, so dass der Schieber beim Eintauchen in den
Kanal von diesem seitlich zusammengedrückt wird. Somit bildet der
Schieber einen noch stärker konvex
gewölbten
Schieberquerschnitt aus, wobei die konvexe Wölbung in Richtung auf das zuströmende Medium
hin zeigt. Von Vorteil ist, dass aufgrund des seitlichen Anpressdrucks
zwischen der Kanalwand und den seitlichen Längskanten des Schiebers, der
Schieber in dem Kanal selbst dichtend geführt ist.
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In
einer Ausführung
ist der Schieber außerhalb
des Kanals angeordnet. Der Kanal weist in einer Schmalseite eine Öffnung auf,
die der Schieber dicht geführt
durchgreift. Die Öffnung
ist bogenförmig
ausgebildet, und folgt dem Querschnitt des Schiebers. Der Schieber
kann den Querschnitt des Kanals vollständig freigeben. Somit wird
der Strömungswiderstand
des Kanals durch den Schieber nicht erhöht.
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In
einer vorteilhaften Ausführung
kann der Schieber auch vollständig
innerhalb des Kanals angeordnet sein. Der Kanal weist eine innerhalb
gelagerte, vorzugsweise angetriebene Welle auf, die mit dem Schieber
zusammenwirkt. Der Schieber kann mit der Welle drehfest verbunden
sein und wird zum Freigeben des Kanals auf die Welle aufgewickelt bzw.
zum Absperren von der Welle abgewickelt. Es ist auch vorgesehen,
dass der Schieber über
die Welle geführt,
insbesondere von der Welle umgelenkt wird und im freigegebenen Zustand
entlang einer Schmalseite des Kanals, parallel zu dessen Kanalwandung
angeordnet ist.
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Es
ist vorgesehen, dass an der Innenseite des Kanals entlang seiner
Längsseiten
je eine Führung
angeordnet ist. Diese beiden Führungen
verlaufen im Wesentlichen senkrecht zu der Hauptströmungsrichtung
und haltern den Schieber so, dass der Schieber an seiner linken
und rechten Längsseite
linear verschiebbar gelagert ist. Die Längsseiten des Schiebers sind
in direkter Anlage mit den Führungen und
bilden mit diesen eine für
das strömende
Medium dichte Anlagefläche
aus. Mit ansteigendem Strömungsdruck
wird der Druck des Schiebers auf die Anlageflächen erhöht. Der flexible Schieber ist selbstdichtend
ausgebildet, indem sich bei höherem Strömungsdruck
die Anlagefläche
und somit die Dichtfläche
vergrößert.
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Der
Strömungsquerschnitt
des Kanals kann relativ einfach durch Verlängern oder Verkürzen der längeren Seite
des Kanals und entsprechendes Anpassen der Länge des Schiebers verändert werden. Es
können
auch mehrere Kanäle
in einer Reihe nebeneinander oder übereinander angeordnet werden. Somit
können
relativ einfach unterschiedliche Anordnungen auf einfache Art und
Weise platzsparend ausgebildet werden.
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Eine
Verwendung der Schiebervorrichtung ist insbesondere bei platz- und/oder
gewichtskritischen Anwendungen wie Kraftfahrzeug Heiz- und/oder
Klimaanlagen vorgesehen.
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Weitere
Ausgestaltungen der Erfindung werden in den Figuren und der nachstehenden
Figurenbeschreibung erläutert.
Dabei zeigt:
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1: Eine Ansicht der Schiebervorrichtung von
der Seite bei vollständig
freigegebenem Kanal und außenliegendem
Schieber;
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2: eine Draufsicht der Schiebervorrichtung;
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3: eine Seitenansicht der
Schiebervorrichtung bei teilweise gesperrtem Kanal und senkrecht
geführtem
Schieber;
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4: eine Seitenansicht der
Schiebervorrichtung bei vollständig
gesperrtem Kanal und senkrecht geführtem Schieber;
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5: eine Seitenansicht der
Schiebervorrichtung bei vollständig
freigegebenem Kanal und innenliegendem Schieber;
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6: eine Seitenansicht der
Schiebervorrichtung bei teilweise geschlossenem Kanal und innenliegendem
Schieber;
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7: eine Seitenansicht der
Schiebervorrichtung bei vollständig
geschlossenem Kanal und innenliegendem Schieber;
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8: eine Draufsicht der Schiebervorrichtung
mit innenliegendem Schieber.
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1 zeigt die Schiebervorrichtung 1 mit Strömungskanal 2 in
Seitenansicht. Oben auf dem Kanal 2 außen aufliegend ist eine Welle 32 über Halterungen 31 an
der oberen Wandung 21a des Kanals befestigt. Die Welle 32 erstreckt
sich über
die gesamte Schmalseite des Kanals, wie in 2 in Draufsicht skizziert. An ihren Enden
ist sie in den Halterungen 31 drehbar gelagert. An einem
Ende ist die Welle mit einer Betätigungsvorrichtung 33,
z. B. einem Elektromotor oder einem manuell betätigbares Getriebe, verbunden.
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Der
Kanal 2 ist von einem flüssigen oder gasförmigen Medium 4 von
links nach rechts durchströmt,
wie an den Pfeilen zu erkennen ist. Innerhalb des Kanals 2 ist
an den beiden Seitenwänden 22a, b je
eine senkrecht zu dem Kanal verlaufende Führung 25 angeordnet.
Die obere Schmalseite 21a des Kanals weist eine Öffnung 34 auf,
durch die der Schieber 3 geführt ist.
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Der
Schieber 3 ist aus dünnem,
vorzugsweise in Querrichtung gewölbt
vorgespanntem Federstahl in Form eines Bands ausgebildet. Ein Ende
des Schiebers ist mit der Welle 32 drehfest verbunden. Das
andere Ende des Schiebers ist durch die Öffnung 34 hindurch
in den Kanal 2 hineingeführt. In der in 1 gezeigten, geöffneten Stellung, ist der Schieber 3 weitgehend
vollständig
auf die Welle 32 aufgewickelt.
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Die Öffnung 34 ist
in Form eines Halbrunds ausgebildet und prägt dem Schieber 3 eine
in Richtung des anströmenden
Mediums gerichtete konvexe Wölbung
auf. Der Schieber 3 ist innerhalb des Kanals in den Führungen 25 linear
verschiebbar geführt,
so dass der Schieber beim weiteren Eintauchen in den Kanal die konvexe
Wölbung
beibehält.
In der teilgeöffneten
Stellung (3) und in
der geschlossenen Stellung (4)
ist der Schieber 3 dem Druck des anströmenden Mediums 4 ausgesetzt.
Der Schieber stützt
sich mit seiner linken und rechten Längsseite jeweils an der Führung 25 ab.
Aufgrund seines gewölbten
Querschnitts und der festen seitlichen Abstützung, stabilisiert sich der
flexible Schieber 3 selbst und hält dem Anströmdruck des
Mediums 4 stand.
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Der
Schieber 3 vermindert oder vergrößert den Strömungsquerschnitt
des Kanals 2 weitgehend linear. Demzufolge weist der Schieber
eine lineare Regelkurve auf, die eine einfache Regelung bzw. Steuerung
des Schiebers ermöglicht.
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In 5 ist eine andere Ausführung der Schiebervorrichtung 1 mit
vollständig
innerhalb des Kanals angeordnetem Schieber gezeigt. Der Kanal 2 weist
eine, an den Seitenwänden 22a, 22b drehbar gelagerte
Welle 32 auf, die sich über
die gesamte Schmalseite des Kanals 2 erstreckt. Ein Ende
der Welle 32 ist mit einer außen an dem Kanal angeordneten
Betätigungsvorrichtung 33,
z. B. Elektromotor verbunden.
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Der
Schieber 3 ist über
die als Umlenkrolle ausgebildete Welle 32 linear verschiebbar
geführt. An
den Seitenwänden 22a, 22b sind
an der Innenseite des Kanals Führungen 25 angeordnet,
die um 10° bis
20° in Strömungsrichtung
geneigt sind. Die Führungen 25 weisen
Vertiefungen auf, in die die Längsseiten
des Schiebers 3 eingreifen.
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Der
flexible Schieber 3 ist mit einem gewissen Anpressdruck über die
Welle 32 geführt,
so dass eine Drehung der Welle 32 eine lineare Bewegung des
Schiebers bewirkt.
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In
der in 5 gezeigten vollständig geöffneten
Stellung ist der Schieber 3 an der oberen Schmalseite des
Kanals im wesentlichen parallel zu der Wand 21a verlaufend
angeordnet. Der Schieber 3 ist innerhalb des Kanals unmittelbar
an die Innenwandung anschließend
bzw. in Anlage mit dieser so gelagert, dass der verbleibende Strömungswiderstand
in der Öffnungsstellung
des Schiebers sehr klein ist.
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Um
den Strömungswiderstand
zu erhöhen, wird
die Welle 32 in der in den 5 bis 7 gezeigten Darstellung im
Uhrzeigersinn betätigt
und verschiebt dementsprechend den Schieber in die in 6 gezeigte Teiloffenstellung
oder in die in 7 dargestellte
Geschlossenstellung.
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Wie
in 8 dargestellt, umfassen
und lagern die Führungen 25 die
Längsseiten
des Schiebers 3. Die Führungen 25 sind
in dem Kanal 2 in einer gemeinsamen Verbindungsebene angeordnet,
die quer zur linearen Erstreckung des Kanals 2 verläuft und
in Strömungsrichtung
um einen Winkel von etwa 10° bis
20° gekippt
ist. Die Führungen 25 weisen
eine Nut 26 auf, in die die Längsseite des Schiebers 3 eingreift.
Die seitlichen Führungswände der
Nut sind aus der gemeinsamen Verbindungsebene heraus in Richtung
auf das heranströmende
Medium hin gedreht. Der Schieber 3 wird somit in den Führungen 25 eingespannt
und weist also einen in Richtung auf das heranströmende Medium
hin gerichteten konvexen selbststabilisierenden Querschnitt auf.
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- 1
- Schiebervorrichtung
- 2
- Kanal
- 21a,
b
- Seitenwand,
Schmalseite
- 22a,
b
- Seitenwand,
Längsseite
- 25
- Führung
- 26
- Nut
- 3
- Schieber
- 31
- Halterung
- 32
- Welle
- 33
- Betätigungsvorrichtung
- 34
- Öffnung
- 4
- Medium