DE102005051304A1

DE102005051304A1 - Verfahren zur Abreinigung von Verschmutzungen zwischen einer Ventilklappe und einem Ventilsitz

Info

Publication number: DE102005051304A1
Application number: DE200510051304
Authority: DE
Inventors: Gerd Bornmann; Marcus HÄUSER; Peter Welteroth
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2005-10-26
Filing date: 2005-10-26
Publication date: 2007-05-03
Also published as: FR2893114B1; FR2893114A1

Abstract

Die Ventilklappe (1) ist an einer Antriebswelle (2) verbunden, die an ihrem der Ventilklappe (1) abgewandten Ende mit einem ersten Zahnsegment (3) verbunden ist. Das erste Zahnsegment (3) steht mit einem zweiten Zahnsegment (4) in Eingriff, wobei die Zahnkreise zueinander gegenläufig veränderbare Radien (l¶0¶, l¶1¶) aufweisen. Bei dem Verfahren wird die Antriebswelle (2) außerhalb der Betriebsfunktion in eine Drehbewegung mit steigenden Drehmomenten versetzt, wobei das Enddrehmoment 20 bis 55% größer ist als das Anfangsdrehmoment.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Abreinigung von Verschmutzungen zwischen einer Ventilklappe und einem Ventilsitz. In der EP 0791134 B1 wird eine elektrisch gesteuerte Drosselklappe mit veränderbarer Antriebsübersetzung beschrieben. Bei dieser Steuerungsvorrichtung ist es vorgesehen, dass ein ein veränderbares Drehmomentverhältnis aufweisendes Mittel in Form von Zahnrädern, die zueinander veränderbare Radien aufweisen, eingesetzt wird. Diese Zahnräder werden in der Betriebsfunktion in Drehbewegungen versetzt, was dann im Betrieb zu einer Veränderung der Position der Drosselklappe führt.

Beim Einsatz von Ventilklappen in Ventilsitzen kommt es in der Regel bei längeren Betriebszeiten zu Verschmutzungen in Form von Anbackungen zwischen der Ventilklappe und dem Ventilsitz. Diese Verschmutzungen werden von dem durch das Ventil geleiteten Gasstrom in die Umgebung zwischen Ventilklappe und Ventilsitz eingebracht und stören dann in nachteiliger Weise den Betrieb des Ventils. In der Regel müssen diese Verschmutzungen relativ aufwändig mechanisch entfernt werden, was allgemein nachteilig ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur weitgehenden Abreinigung von Verschmutzungen zwischen einer Ventilklappe und einem Ventilsitz zu schaffen, das relativ einfach durchgeführt werden kann, wobei auf das Einbringen von Reinigungsmitteln oder mechanischen Reinigungsvorrichtungen gänzlich verzichtet werden kann.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Abreinigung von Verschmutzungen zwischen einer Ventilklappe und einem Ventilsitz gelöst, wobei die Ventilklappe an einer Antriebswelle verbunden ist, die an ihrem, der Ventilklappe abgewandten Ende mit einem ersten Zahnsegment verbunden ist, das mit einem zweiten Zahnsegment im Eingriff steht, wobei die Zahnkreise zueinander gegenläufig veränderbare Radien aufweisen, bei dem die Antriebswelle außerhalb der Betriebsfunktion in eine Drehbewegung mit steigenden Drehmomenten versetzt wird, wobei das Enddrehmoment 20 bis 55 % größer ist als das Anfangsdrehmoment. Bei der Ventilklappe kann es sich beispielsweise um eine Klappe handeln, die in Gasrückführventilen angeordnet sind. Als Ventilklappe kann jedoch auch beispielsweise eine Drosselklappe eingesetzt werden. Die Zahnkreise weisen zueinander gegenläufig veränderbare Radien auf. Dies bedeutet, dass der Zahnkreis des ersten Zahnsegments und der Zahnkreis des zweiten Zahnsegments nicht kreisförmig sondern spiralförmig verlaufen, wobei verschiedenartige Spiralenabschnitte hintereinander vorgesehen sein können. Unter dem Anfangsdrehmoment ist dasjenige Drehmoment zu verstehen, das am Beginn des Verfahrens auf die Antriebswelle wirkt. Unter dem Enddrehmoment ist dasjenige Drehmoment zu verstehen, das letztlich am Ende des Verfahrens auf die Antriebswelle wirkt. Das Verfahren zur Abreinigung von Verschmutzungen wird außerhalb der Betriebsfunktion durchgeführt, also nur dann, wenn kein Prozessgas durch das Ventil geleitet wird. Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass sich die Verschmutzungen zwischen der Ventilklappe und dem Ventilsitz nahezu vollständig allein durch die Beaufschlagung der entsprechenden Drehmomente auf die Antriebswelle entfernen lassen. Auf die Anwendung von Reinigungsmitteln oder mechanischen Reinigungsvorrichtungen kann dabei vollständig verzichtet werden. Die tatsächlichen Beträge der Drehmomente sind abhängig von der Ventilgröße und werden ingenieurmäßig ermittelt. Bei Gasrückführventilen kann das Anfangsdrehmoment beispielsweise 220 Ncm betragen. Das Enddrehmoment ist dann beispielsweise 55 % größer.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass die Kraft zur Einstellung der Drehmomente durch Federelemente eingebracht wird. Dabei ist vorteilhaft, dass das Verfahren zur Abreinigung von Verschmutzungen zwischen der Ventilklappe und dem Ventilsitz auch dann vorteilhaft durchgeführt werden kann, wenn beispielsweise Elektromotoren im Notfall ausfallen. Die Anordnung der Federelemente kann dabei vielseitig gestaltet sein. Eine vorteilhafte Ausgestaltung liegt in der Anordnung von Spiralfedern.

Die Erfindung wird nachfolgend Anhand der Zeichnung (1 bis 3) mehr und beispielhaft erläutert.
1 zeigt die Ventilklappe, den Ventilsitz, die Antriebswelle sowie das erste Zahnsegment sowie das zweite Zahnsegment in der Seitenansicht.
2 zeigt die Ventilklappe, den Ventilsitz, die Antriebswelle sowie das erste Zahnsegment und das zweite Zahnsegment in der Draufsicht.
3 zeigt die Draufsicht gemäß 2 in vergrößerter Darstellung mit den zueinander gegenläufig veränderbaren Radien.
In 1 ist die Ventilklappe 1 im Ventilsitz 5 dargestellt. Die Ventilklappe 1 ist an der Antriebswelle 2 verbunden, die an ihrem, der Ventilklappe 1 abgewandten Ende mit einem ersten Zahnsegment 3 verbunden ist. Das erste Zahnsegment 3 steht mit einem zweiten Zahnsegment 4 im Eingriff. Dabei ist diejenige Position der Ventilklappe 1 dargestellt, die sich am Ende des Verfahrens zur Abreinigung von Verschmutzungen zwischen einer Ventilklappe 1 und dem Ventilsitz 5 eingestellt hat. Um diese Position zu erreichen, wurde die Antriebswelle 2 außerhalb der Betriebsfunktion bereits steigenden Drehmomenten ausgesetzt, wobei das Enddrehmoment 20 bis 55 % größer war als das Anfangsdrehmoment, so dass die Ventilklappe 1 einen leicht geöffneten Zustand aufweist. Durch die Beaufschlagung der Antriebswelle 2 mit den entsprechenden Drehmomenten lassen sich die Verschmutzungen zwischen der Ventilklappe 1 und dem Ventilsitz 5 nahezu vollständig in kürzester Zeit entfernen.
In 2 sind die Ventilklappe 1 und der Ventilsitz 5 zusammen mit dem ersten Zahnsegment 3 und dem zweiten Zahnsegment 4 sowie der Antriebswelle 2 in der Draufsicht dargestellt. In dieser Darstellung wird die leicht geöffnete Position der Ventilklappe 1 unmittelbar nach Ablauf des Verfahrens zur Abreinigung von Verschmutzungen zwischen der Ventilklappe 1 und dem Ventilsitz 5 deutlich.
In 3 ist die Draufsicht gemäß 2 vergrößert dargestellt. Die Zahnkreise des ersten Zahnsegments 3 und des zweiten Zahnsegments 4 weisen zueinander gegenläufig veränderbare Radien l₀ und l₁ auf. Jeder für sich verläuft dabei nicht kreisförmig sondern spiralförmig, wobei verschiedenartige Spiralkurven hintereinander vorgesehen sein können. Ferner verlaufen sie gegenläufig, was bedeutet, dass einem großen Radius l₀ ein kleiner Radius l₁ zugeordnet wird beziehungsweise umgekehrt. Der Radius l₀ ist dabei definiert als Abstand zwischen der ersten Drehachse D₁ und dem zugehörigen Zahnkreis des ersten Zahnsegments 3. Der Radius l₁ ist definiert als Abstand zwischen der zweiten Drehachse D₂ und dem Zahnkreis des zweiten Zahnsegments 4. Durch die dadurch unterschiedliche Beaufschlagung der Antriebswelle 2 mit Drehmomenten ist sichergestellt, dass sich die Verschmutzungen in Form von Anbackungen zwischen der Ventilklappe 1 und dem Ventilsitz 5 nahezu schlagartig ablösen lassen.

Claims

Verfahren zur Abreinigung von Verschmutzungen zwischen einer Ventilklappe (1) und dem Ventilsitz (5), wobei die Ventilklappe (1) an einer Antriebswelle (2) verbunden ist, die an ihrem, der Ventilklappe (1) abgewandten Ende mit einem ersten Zahnsegment (3) verbunden ist, das mit einem zweiten Zahnsegment (4) im Eingriff steht, wobei die Zahnkreise zueinander gegenläufig veränderbare Radien (l₀, l₁) aufweisen, bei dem die Antriebswelle (2) außerhalb der Betriebsfunktion mit steigenden Drehmomenten versetzt wird, wobei das Enddrehmoment 20 bis 55 % größer ist als das Anfangsdrehmoment.
Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem die Kraft zur Einstellung der Drehmomente durch Federelemente eingebracht wird.