DE102011100238B4

DE102011100238B4 - butterfly valve

Info

Publication number: DE102011100238B4
Application number: DE201110100238
Authority: DE
Inventors: Peter Hafenbrak; Frank Wortmann; Thomas Bächner
Original assignee: SMK Systeme Metall Kunststoff GmbH and Co KG
Current assignee: SMK Systeme Metall Kunststoff GmbH and Co KG
Priority date: 2011-05-02
Filing date: 2011-05-02
Publication date: 2014-08-21
Anticipated expiration: 2031-05-03
Also published as: DE102011100238A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Absperrklappe für den Abgasstrang eines Automobils, mit einem Gehäuse, einer in dem Gehäuse angeordneten Klappenscheibe (2), und einer Welle (3), die auf einer Seite der Klappenscheibe (2) befestigt ist und sich durchgehend zwischen zwei Drehlagern (4a, 4b) erstreckt. Erfindungsgemäß ist eine Wellenabdeckung (5) vorgesehen, welche die Welle (3) auf der Klappenscheibe (2) bedeckt.The invention relates to a butterfly valve for the exhaust system of an automobile, comprising a housing, a valve disc (2) arranged in the housing, and a shaft (3) which is fastened on one side of the valve disc (2) and which is continuously between two rotary bearings ( 4a, 4b) extends. According to the invention, a shaft cover (5) is provided which covers the shaft (3) on the valve disc (2).

Description

Die Erfindung betrifft eine Absperrklappe für den Abgasstrang eines Automobils. Derartige Absperrklappen werden in der Regel als Abgasklappen oder Soundklappen bezeichnet.The invention relates to a butterfly valve for the exhaust system of an automobile. Such butterfly valves are usually referred to as exhaust valves or sound flaps.

Absperrklappen sind im Abgasstrang von Automobilen einer hohen Temperaturbelastung ausgesetzt. Dies gilt insbesondere bei Automobilen, deren Motor im Heck des Fahrzeugs angeordnet ist, da dann die Länge des Abgasstrangs vom Motor des Fahrzeugs bis zum Auspuff relativ kurz ist.Butterfly valves are exposed to high temperatures in the exhaust system of automobiles. This is especially true in automobiles, whose engine is located in the rear of the vehicle, since then the length of the exhaust line from the engine of the vehicle to the exhaust is relatively short.

Aus der US 5 355 673 A ist eine Absperrklappe für den Abgasstrang eines Automobils bekannt, die ein Gehäuse und eine in dem Gehäuse mit einer Welle bewegliche Klappenscheibe aufweist. Die Welle ist auf einer Seite an der Klappenscheibe befestigt und steckt in einer an dem Gehäuse befestigten Lagerbuchse.From the US 5,355,673 A. For example, a butterfly valve for an exhaust system of an automobile is known, which has a housing and a valve disc which can be moved in the housing with a shaft. The shaft is mounted on one side of the disc and inserted in a bearing bushing fixed to the housing.

Aus der US 2006/0272322 A1 ist eine Absperrklappe für den Abgasstrang eines Automobils bekannt, bei der die Welle in einer Nut der Klappenscheibe liegt und sich durchgehend zwischen zwei Drehlagern erstreckt.From the US 2006/0272322 A1 is a butterfly valve for the exhaust system of an automobile is known in which the shaft is located in a groove of the valve disc and extends continuously between two pivot bearings.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es einen Weg aufzuzeigen, wie kostengünstig eine Absperrklappe geschaffen werden kann, die hohen Temperaturbelastungen besser Stand halten kann.Object of the present invention is to show a way how inexpensive a butterfly valve can be created that can withstand high temperature loads better.

Diese Aufgabe wird durch eine Absperrklappe mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.This object is achieved by a butterfly valve having the features specified in claim 1. Advantageous developments of the invention are the subject of dependent claims.

Bei einer erfindungsgemäßen Absperrklappe erstreckt sich die Welle durchgehend zwischen zwei Drehlagern und ist auf einer Seite der Klappenscheibe befestigt, welche im Folgenden der Einfachheit halber als Rückseite der Klappenscheibe bezeichnet wird. Die Welle ist auf der Klappenscheibe durch eine Wellenabdeckung bedeckt.In a butterfly valve according to the invention, the shaft extends continuously between two pivot bearings and is mounted on one side of the valve disc, which is hereinafter referred to as the back of the disc for the sake of simplicity. The shaft is covered on the disc by a shaft cover.

Eine durchgehende Welle, die auf der Rückseite der Klappenscheibe befestigt ist, ermöglicht eine wesentlich einfachere Fertigung als Absperrklappen, bei denen die Welle in der Klappenscheibe steckt. Bei einer erfindungsgemäßen Absperrklappe kann die Klappenscheibe vorteilhaft aus Blech hergestellt werden. Die Welle ist zur Wärmeabschirmung von einer Wellenabdeckung bedeckt. Die Welle einer erfindungsgemäßen Absperrklappe ist also zwischen der Klappenscheibe und der Wellenabdeckung angeordnet und somit vor einem direkten Kontakt mit einem heißen Gasstrom geschützt. Eine erfindungsgemäße Absperrklappe kann deshalb zum Steuern von sehr heißen Gasströmen mit Temperaturen von 1000°C und mehr verwendet werden, wie sie im Abgasstrang eines Automobils in geringem Abstand vom Motor auftreten.A continuous shaft, which is attached to the back of the disc, allows much easier production than butterfly valves, in which the shaft is inserted in the disc. In a shut-off valve according to the invention, the valve disc can advantageously be made of sheet metal. The shaft is covered by a shaft cover for heat shielding. The shaft of a butterfly valve according to the invention is thus arranged between the disc and the shaft cover and thus protected from direct contact with a hot gas stream. A butterfly valve according to the invention can therefore be used to control very hot gas flows at temperatures of 1000 ° C and more, as they occur in the exhaust system of an automobile at a small distance from the engine.

Die beiden Drehlager, zwischen denen sich die Welle einer erfindungsgemäßen Absperrklappe erstreckt, können von dem Gehäuse selbst gebildet werden. Beispielsweise kann eines der Lager als eine Gehäuseöffnung, durch welche die Welle hindurchgeführt ist, und das andere Lager als ein Sackloch ausgebildet sein. Bevorzugt sind die beiden Drehlager aber als Buchsen oder Hülsen ausgebildet, die in dafür vorgesehene Öffnungen des Gehäuses eingesetzt sind.The two pivot bearings, between which extends the shaft of a butterfly valve according to the invention, can be formed by the housing itself. For example, one of the bearings may be formed as a housing opening, through which the shaft is passed, and the other bearing as a blind hole. Preferably, however, the two pivot bearings are designed as sockets or sleeves, which are inserted into openings provided for this purpose of the housing.

Eine vorteilhafte Weiterblidung der Erfindung sieht vor, dass zwischen der Welle und der Wellenabdeckung ein Spalt ist. Auf diese Weise kann zwischen der Welle und der Wellenabdeckung ein Luftpolster geschaffen werden, das die Wärmeabschirmung der Welle noch weiter verbessert. Der Spalt kann aber auch mit einem Streifen aus keramischem Isoliermaterial gefüllt sein, um eine verbesserte Wärmeabschirmung zu erreichen.An advantageous Weiterblidung the invention provides that between the shaft and the shaft cover is a gap. In this way, an air cushion can be created between the shaft and the shaft cover, which further improves the heat shield of the shaft. However, the gap may also be filled with a strip of ceramic insulating material to achieve improved thermal shielding.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass zwischen der Welle und der Klappenscheibe ein Spalt ist. Auf diese Weise kann zwischen der Welle und der Klappenscheibe ein Luftpolster geschaffen werden, das die Wärmeabschirmung der Welle noch weiter verbessert. Der Spalt kann aber auch mit einem Streifen aus keramischem Isoliermaterial gefüllt sein, um eine verbesserte Wärmeabschirmung zu erreichen. Bevorzugt wird ein Spalt zwischen der Welle und der Klappenscheibe erreicht, indem die Klappenscheibe eine Rinne aufweist, indem die Welle liegt. Zwischen dem Grund der Rinne und der Welle kann dabei ein Abstand bleiben, indem die Welle nur seitlich an der Rinne befestigt ist. Beispielsweise kann der Durchmesser der Welle größer als die Breite der Rinne sein.A further advantageous development of the invention provides that there is a gap between the shaft and the valve disc. In this way, an air cushion can be created between the shaft and the disc, which further improves the heat shield of the shaft. However, the gap may also be filled with a strip of ceramic insulating material to achieve improved thermal shielding. Preferably, a gap between the shaft and the disc is achieved by the disc having a groove by the shaft is located. Between the bottom of the groove and the shaft can remain a distance, by the shaft is only attached to the side of the channel. For example, the diameter of the shaft may be larger than the width of the channel.

Die Wellenabdeckung ist bevorzugt aus Blech. Eine Wellenabdeckung aus Blech lässt sich mit geringem Aufwand auf der Klappenscheibe befestigen, beispielsweise durch Verschweißen. Die Wellenabdeckung kann dabei auf ihrer vollen Länge mit der Klappenscheibe verschweißt sein. Bevorzugt erstreckt sich die Wellenabdeckung aber zwar über die volle Länge der Welle auf der Klappenscheibe, ist jedoch nur auf einem Teil dieser Länge mit der Klappenscheibe verschweißt. Bevorzugt ist die Wellenabdeckung nur auf einem Viertel ihrer Länge oder weniger, besonders bevorzugt nur auf einem Fünftel ihrer Länge oder weniger, mit der Klappenscheibe verschweißt. Auf diese Weise lassen sich bei unterschiedlicher thermischer Ausdehnung von Wellenabdeckung und Klappenscheibe Verzüge gering halten.The shaft cover is preferably made of sheet metal. A shaft cover made of sheet metal can be fixed with little effort on the valve disc, for example by welding. The shaft cover can be welded to its full length with the valve disc. Although preferably the shaft cover extends over the full length of the shaft on the disc, but is only welded to the valve disc on a part of this length. Preferably, the shaft cover is welded to the valve disc only to a quarter of its length or less, more preferably only one-fifth of its length or less. In this way, distortions can be kept low with different thermal expansion of the shaft cover and the valve disc.

Die Welle kann mit der Klappenscheibe verschweißt sein. Bevorzugt ist die Welle dabei nur auf einem Teil ihrer Länge mit der Klappenscheibe verschweißt. Der verschweißte Teil hat bevorzugt eine Länge, die weniger als ein Viertel, vorzugsweise weniger als ein Fünftel des Durchmessers der Klappenscheibe beträgt. Auf diese Weise lassen sich bei unterschiedlicher thermischer Ausdehnung von Welle und Kappenscheibe Verzüge gering halten. Die Welle kann beispielsweise aber auch formschlüssig auf der Klappenscheibe befestigt werden. Beispielsweise kann die Welle Vorsprünge aufweisen, die in passende Aussparungen der Klappenscheibe eingreifen. The shaft can be welded to the valve disc. Preferably, the shaft is welded only on a part of its length with the valve disc. The welded part preferably has a length which is less than a quarter, preferably less than one fifth of the diameter of the valve disc. In this way, distortions can be kept low with different thermal expansion of the shaft and cap washer. The shaft can, for example, but also be positively secured to the valve disc. For example, the shaft may have projections which engage in matching recesses of the valve disc.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Gehäuse aus zwei Halbschalen zusammen gefügt ist. Auf diese Weise lassen sich die Welle und die Klappenscheibe leichter montieren als dies mit einstückigen Rohrgehäusen der Fall ist.A further advantageous embodiment of the invention provides that the housing is joined together from two half-shells. In this way, the shaft and the disc can be mounted easier than is the case with one-piece tubular housings.

Bevorzugt sind in das Gehäuse zwei Halbringe eingesetzt, die jeweils eine Dichtfläche bilden, an der die Klappe in ihrer Schließstellung anliegt. Die eingesetzten Halbringe bilden an der Innenseite des Gehäuses jeweils eine halbkreisförmige Schulter aus, an der die Klappenscheibe in ihrer geschlossenen Stellung anliegt. Insbesondere bei einem Gehäuse, das aus zwei Halbschalen gefertigt ist, lassen sich Halbringe mit geringem Aufwand einsetzen und an dem Gehäuse befestigen, beispielsweise durch Verschweißen. Bevorzugt bildet wenigstens einer der beiden Halbringe einen Anschlag für die Klappenscheibe in ihrer offenen Stellung. Der Anschlag kann beispielsweise durch einen nach innen gebogenen Endabschnitt des Halbrings gebildet sein.Preferably, two half-rings are inserted into the housing, each forming a sealing surface against which the flap in its closed position. The inserted half rings form on the inside of the housing in each case a semicircular shoulder, against which the valve disc rests in its closed position. In particular, in a housing which is made of two half-shells, half-rings can be used with little effort and attach to the housing, for example by welding. Preferably, at least one of the two half rings forms a stop for the valve disc in its open position. The stop may be formed for example by an inwardly bent end portion of the half ring.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden an Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Gleiche und einander entsprechende Komponenten sind dabei mit übereinstimmenden Bezugszahlen bezeichnet. Es zeigen:Further details and advantages of the invention will be explained with reference to embodiments with reference to the accompanying drawings. Identical and corresponding components are denoted by matching reference numerals. Show it:

1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Absperrklappe; 1 an embodiment of a butterfly valve according to the invention;

2 eine weitere Ansicht der Absperrklappe; 2 another view of the butterfly valve;

3 eine Ansicht des Details A von 2; three a view of detail A from 2 ;

4 eine Schnittansicht der Absperrklappe quer zur Welle; 4 a sectional view of the butterfly valve transverse to the shaft;

5 eine Schnittansicht längs zur Welle; und 5 a sectional view along the shaft; and

6 eine Schnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels. 6 a sectional view of another embodiment.

Die in den 1 bis 5 argestellte Absperrklappe hat ein Gehäuse, dass aus zwei Halbschalen 1a, 1b zusammengesetzt ist, und eine in dem Gehäuse angeordnete Klappenscheibe 2, die mit einer aus dem Gehäuse herausgeführten Welle 3 zwischen einer geöffneten Stellung und einer geschlossenen Stellung hin und her bewegt werden kann. Die Welle 3 erstreckt sich zwischen zwei Drehlagern 4a, 4b, die jeweils als zwischen den beiden Halbschalen 1a, 1b eingesetzte Lagerbuchsen ausgebildet sein können. Die Welle 3 wird auf der Klappenscheibe 2 zur Wärmeabschirmung von einer Wellenabdeckung 5 bedeckt. Die Welle 3 ist also zwischen der Klappenscheibe 2 und der Wellenabdeckung 5 angeordnet und so vor direktem Kontakt mit einem durch das Gehäuse strömenden Gasstrom geschützt.The in the 1 to 5 The built-in butterfly valve has a housing that consists of two half-shells 1a . 1b is assembled, and arranged in the housing disc 2 , with a led out of the housing shaft three between an open position and a closed position can be moved back and forth. The wave three extends between two pivot bearings 4a . 4b , each as between the two half-shells 1a . 1b used bearing bushes can be formed. The wave three gets on the valve disc 2 for heat shielding of a shaft cover 5 covered. The wave three is between the valve disc 2 and the shaft cover 5 arranged and so protected from direct contact with a flowing gas stream through the housing.

Die Wellenabdeckung 5 ist bevorzugt aus Blech ausgebildet und bedeckt die Welle 3 auf der Klappenscheibe 2 vollständig. Zwischen der Wellenabdeckung 5 und der Welle 3 ist ein Spalt, nämlich ein Freiraum 12. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist in dem Freiraum 12 eine Luftschicht. Der Freiraum 12 kann aber beispielsweise auch einen Streifen aus keramischem Isoliermaterial enthalten. Durch den Freiraum 12 wird die Wärmeabschirmung der Welle 3 zusätzlich verbessert. Der Freiraum erstreckt sich entlang der Welle 3 über den größten Teil der Länge der Wellenabdeckung 5, bevorzugt über die gesamte Länge der Wellenabdeckung.The shaft cover 5 is preferably formed of sheet metal and covers the shaft three on the valve disc 2 Completely. Between the shaft cover 5 and the wave three is a gap, namely a clearance 12 , In the illustrated embodiment is in the free space 12 an air layer. The open space 12 but may for example also contain a strip of ceramic insulating material. Through the open space 12 becomes the heat shield of the shaft three additionally improved. The free space extends along the shaft three over most of the length of the shaft cover 5 , preferably over the entire length of the shaft cover.

Die Wellenabdeckung 5 ist mit der Klappenscheibe 2 verschweißt. Die Verschweißung 6 ist in 5 dargestellt und erstreckt sich nur über einen kleinen Teil der Länge der Wellenabdeckung 5. Die Verschweißung 6 ist bevorzugt mittig angeordnet und hat eine Länge, die nicht mehr als ein Viertel, vorzugsweise nicht mehr als ein Fünftel der Länge der Wellenabdeckung 5 beträgt.The shaft cover 5 is with the disc 2 welded. The welding 6 is in 5 shown and extends only over a small part of the length of the shaft cover 5 , The welding 6 is preferably centrally located and has a length which is not more than a quarter, preferably not more than one fifth of the length of the shaft cover 5 is.

Die Welle 3 kann in einer Rinne der Klappenscheibe 2 angeordnet sein, wie dies beispielhaft in 4 dargestellt ist. Die Klappenscheibe 2 kann aus Blech ausgebildet sein. Die Welle 3 liegt bevorzugt in einer Rinne der Klappenscheibe und kann auf der Klappenscheibe 2 durch Verschweißen befestigt sein. Bevorzugt ist die Welle 3 dabei nur auf einem Teil ihrer Länge mit der Klappenscheibe 2 verschweißt. Der verschweißte Teil hat dabei eine Länge, die vorzugsweise nicht mehr als ein Viertel, besonders bevorzugt nicht mehr als ein Fünftel des Durchmessers der Klappenscheibe 2 beträgt.The wave three may be in a groove of the valve disc 2 be arranged as exemplified in 4 is shown. The disc 2 can be formed of sheet metal. The wave three is preferably located in a groove of the valve disc and can on the disc 2 be attached by welding. The shaft is preferred three only a part of their length with the disc 2 welded. The welded part in this case has a length which is preferably not more than a quarter, particularly preferably not more than one fifth of the diameter of the valve disc 2 is.

Die Welle 3 kann mit dem Grund der Rinne der Klappenscheibe 2 verschweißt sein. Möglich ist es aber auch, zwischen dem Grund der Rinne und Welle 3 einen Abstand zu lassen, so dass auch dort ein Freiraum 12 ist. Ein solches Ausführungsbeispiel ist in 6 dargestellt. Zwischen dem Grund der Rinne und der Welle 3 ist bei diesem Ausführungsbeispiel ein Abstand. Zwischen der Welle 3 und der Wellenabdeckung 5 ist ein Abstand. Die Welle 3 ist dabei bevorzugt nur seitlich mit der Klappenscheibe 2 verschweißt. Der Spalt zwischen der Welle 3 und der Klappenscheibe 2 kann sich über den größten Teil der Länge der Welle 3, bevorzugt über die gesamte Länge der Welle 3 erstrecken.The wave three can with the bottom of the groove of the disc 2 be welded. It is also possible, between the bottom of the gutter and wave three to leave a space, so that there is a free space 12 is. Such an embodiment is in 6 shown. Between the bottom of the gutter and the shaft three is a distance in this embodiment. Between the wave three and the shaft cover 5 is a distance. The wave three is preferred only laterally with the disc 2 welded. The gap between the shaft three and the disc 2 can be over most of the length of the shaft three , preferably over the entire length of the shaft three extend.

In das Gehäuse sind zwei Halbringe 7a, 7b eingesetzt, die jeweils eine Dichtfläche bilden, an der die Klappenscheibe 2 in ihrer Schließstellung anliegt. Die Dichtflächen 11 sind in 4 durch Pfeile hervorgehoben. Die Halbringe 7a, 7b sind ebenfalls Halbschalen, die jedoch im Vergleich zu den das Gehäuse bildenden Halbschalen 1a, 1b in axialer Richtung eine geringere Höhe haben. Einer der beiden Halbringe 7a, 7b weist nach innen gebogene Endabschnitte auf, die insbesondere in den 2 und 3 dargestellt sind und einen Anschlag 8 für die Klappenscheibe 2 in ihrer offenen Stellung bilden. Dieser Anschlag 8 ist insbesondere in 3 dargestellt.In the case are two half rings 7a . 7b used, each forming a sealing surface on which the disc 2 in its closed position is present. The sealing surfaces 11 are in 4 highlighted by arrows. The half-rings 7a . 7b are also half-shells, but in comparison to the housing forming shells 1a . 1b have a smaller height in the axial direction. One of the two half rings 7a . 7b has inwardly bent end portions, in particular in the 2 and three are shown and a stop 8th for the disc 2 form in their open position. This stop 8th is particular in three shown.

Die Welle 3 trägt an ihrem aus dem Gehäuse herausragenden Ende einen Schwenkhebel 9, der quer zur Welle 3 verläuft und einen Zapfen 10, vorzugsweise einen Kugelzapfen, trägt. Über diesen Schwenkhebel 9 kann die Welle 3 an einen Aktor gekoppelt werden, der die Absperrklappe betätigt.The wave three carries at its protruding from the housing end a pivot lever 9 , which is transverse to the shaft three runs and a pin 10 , preferably a ball stud, carries. About this pivot lever 9 can the wave three be coupled to an actuator that operates the butterfly valve.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1a1a: Halbschalehalf shell
1b1b: Halbschalehalf shell
22: Klappenscheibedisc
33: Wellewave
4a4a: Drehlagerpivot bearing
4b4b: Drehlagerpivot bearing
55: Wellenabdeckungshaft cover
66: Verschweißungwelding
7a7a: Halbringhalf ring
7b7b: Halbringhalf ring
88th: Anschlagattack
99: Schwenkhebelpivoting lever
1010: Zapfenspigot
1111: Dichtflächesealing surface
1212: Freiraumfree space

Claims

Butterfly valve for the exhaust system of an automobile, comprising a housing, a valve disc arranged in the housing ( 2 ), a wave ( three ) on one side of the valve disc ( 2 ) is fixed and continuously between two pivot bearings ( 4a . 4b ) and a shaft cover ( 5 ), which is the wave ( three ) on the valve disc ( 2 ), whereby between the wave ( three ) and the shaft cover ( 5 ) and between the wave ( three ) and the disc ( 2 ) is a gap for heat shielding.

Butterfly valve according to claim 1, characterized in that the shaft cover ( 5 ) is made of sheet metal.

Butterfly valve according to one of the preceding claims, characterized in that the flap disc ( 2 ) has a groove in which the shaft ( three ) lies.

Butterfly valve according to one of the preceding claims, characterized in that the housing consists of two half-shells ( 1a . 1b ) is joined together.

Butterfly valve according to one of the preceding claims, characterized in that in the housing two half-rings ( 7a . 7b ) are used, each having a sealing surface ( 11 ), at which the valve disc ( 2 ) abuts in its closed position.

Butterfly valve according to claim 5, characterized in that at least one of the two half rings ( 7a . 7b ) a stop ( 8th ) for the valve disc ( 2 ) in its open position.

Butterfly valve according to claim 6, characterized in that the stop ( 8th ) from an inwardly bent end portion of the half ring ( 7a ; 7b ) is formed.

Butterfly valve according to one of the preceding claims, characterized in that the shaft ( three ) with the valve disc ( 2 ) is welded, the shaft ( three ) only on a part of its length with the disc ( 2 ) and wherein the welded part has a length which is less than a quarter, preferably less than one fifth, of the diameter of the disc ( 2 ) is.