DE10329336A1

DE10329336A1 - Klappenventil

Info

Publication number: DE10329336A1
Application number: DE10329336A
Authority: DE
Inventors: Friedrich Wellner; Karl Stockinger; Christoph Lang
Original assignee: Friedrich Boysen GmbH and Co KG
Current assignee: Friedrich Boysen GmbH and Co KG
Priority date: 2003-06-30
Filing date: 2003-06-30
Publication date: 2005-01-20
Also published as: EP1493951B1; DE502004005743D1; EP1493951A3; EP1493951A2

Abstract

Klappenventil, insbesondere zur Verwendung im Heißbereich von Abgasanlagen für Verbrennungsmotoren, mit einem Gehäuse mit mindestens einer Fluideinlassöffnung und mindestens einer Fluidauslassöffnung, einer im Gehäuse drehbar angeordneten Verschlussklappe, die über ein durch die Öffnung einer Wand des Gehäuses geführtes Drehübertragungsmittel mit einem außerhalb des Gehäuses vorgesehenen Betätigungselement drehfest verbunden ist, und einer Dichtung zur Abdichtung des Gehäuseinneren nach außen im Bereich der Durchführung des Drehübertragungsmittels durch die Öffnung in der Gehäusewand, wobei Mittel, insbesondere Federmittel, vorgesehen sind, durch welche die Dichtung gegen das Gehäuse und/oder gegen das Drehübertragungsmittel gedrängt wird, sowie Mittel, durch welche die Dichtung beim Verdrehen der Verschlussklappe zumindest teilweise mitgedreht wird. Das Klappenventil zeichnet sich durch eine besonders hohe äußere Dichtheit aus.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Klappenventil, insbesondere zur Verwendung im Heißbereich von Abgasanlagen für Verbrennungsmotoren.

Klappenventile werden bei Abgasanlagen für Verbrennungsmotoren insbesondere eingesetzt, um den Abgasgegendruck motorabhängig zu regeln, beispielsweise abhängig von der Drehzahl. Zum Teil werden sie aber auch dafür eingesetzt, zwei Zweige einer Abgasanlage alternativ zu beaufschlagen oder um Teile der Abgasanlage, beispielsweise bestimmte Schalldämpferbereiche zeitweise zu verschließen.

Derartige Klappenventile müssen nach außen abgedichtet werden, damit keine Abgase unkontrolliert nach außen dringen. Besonders wichtig ist eine Abdichtung, wenn ein derartiges Klappenventil vor einem Abgaskatalysator eingesetzt wird, insbesondere im Heißbereich von Abgasanlagen, da dort die Abgase zumindest noch nicht vollständig gereinigt sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Klappenventil der eingangs genannten Art anzugeben, dessen äußere Dichtheit verbessert ist. Insbesondere soll eine Abdichtung erreicht werden, die einen Einsatz des Klappenventils auch im Heißbereich von Abgasanlagen ermöglicht.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Klappenventil, insbesondere zur Verwendung im Heißbereich von Abgasanlagen für Verbrennungsmotoren, mit einem Gehäuse mit mindestens einer Fluideinlassöffnung und mindestens einer Fluidauslassöffnung, einer im Gehäuse drehbar angeordne ten Verschlussklappe, die über ein durch eine Öffnung einer Wand des Gehäuses geführtes Drehübertragungsmittel mit einem außerhalb des Gehäuses vorgesehenen Betätigungselement drehfest verbunden ist, und einer Dichtung zur Abdichtung des Gehäuseinneren nach außen im Bereich der Durchführung des Drehübertragungsmittels durch die Öffnung in der Gehäusewand, wobei Mittel, insbesondere Federmittel, vorgesehen sind, durch welche die Dichtung gegen das Gehäuse und/oder gegen das Drehübertragungsmittel gedrängt wird, sowie Mittel, durch welche die Dichtung beim Verdrehen der Verschlussklappe zumindest teilweise mitgedreht wird.

Durch das Mitdrehen der gegen das Gehäuse und/oder gegen das Drehübertragungsmittel gedrängten Dichtung beim Verdrehen der Verschlussklappe reibt die Dichtung auf dem Gehäuse und/oder dem Drehübertragungsmittel, wodurch die gegeneinander gedrängten Elemente aufeinander eingeschliffen werden. Hierdurch wird die Dichtwirkung der Dichtung mit der Zeit immer größer. Dabei kann die Dichtung auch herstellerseitig durch Ausführen einer bestimmten Anzahl von Drehungen voreingeschliffen werden.

Es kann genügen oder vorteilhaft sein, wenn die Dichtung nur teilweise mitgedreht wird, beispielsweise nur von Zeit zu Zeit oder nur über einen Teil des Drehwinkels der Verschlussklappe. Grundsätzlich wäre es auch möglich, ein zufälliges Mitdrehen der Dichtung vorzusehen. Bevorzugt ist es jedoch, das Mitdrehen der Dichtung gezielt auszuführen.

Um ein Mitdrehen der Dichtung nur um einen Teilwinkel zu verwirklichen, kann nach einer Ausgestaltung der Erfindung ein drehfest mit der Verschlussklappe verbundener Mitnehmer vorgesehen sein, der in eine Winkelausnehmung in der Dichtung eingreift. Die Größe der Winkelausneh mung bestimmt den Winkelbereich, über welchen die Dichtung nicht mit der Verschlussklappe mitdreht.

Nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung sind die Mittel so ausgebildet, dass das Mitdrehen der Dichtung nur in einer Richtung erfolgt. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Dichtung sowohl gegen das Gehäuse als auch gegen das Drehübertragungsmittel gedrängt wird. In der einen Drehrichtung werden dadurch die Dichtung und das Gehäuse, und in der anderen Richtung die Dichtung und das Drehübertragungsmittel aufeinander eingeschliffen.

Um ein Mitdrehen der Dichtung nur in einer Richtung zu erreichen, kann zwischen Verschlussklappe, insbesondere zwischen Drehübertragungsmittel, und Dichtung eine Art Rätschensystem vorgesehen sein. In der einen Drehrichtung stehen die beiden Elemente dadurch miteinander in Eingriff, so dass die Dichtung mitdreht, während in der umgekehrten Richtung kein Eingriff gegeben ist, so dass die Dichtung nicht mitdreht.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Federmittel als Schraubendruckfeder ausgebildet und stützt sich beidseits in einem Federtopf ab, wobei Mitnehmer vorgesehen sind, durch welche die Federtöpfe beim Verdrehen der Verschlussklappe mitgedreht werden. Durch diese Ausgestaltung kann gewährleistet werden, dass die Schraubendruckfeder nicht aufgedreht wird und sich dadurch die Federkraft ändert, was insbesondere dann passieren kann, wenn sich die Dichtung nur in einer Drehrichtung mitdreht.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Dichtung zugleich als Gleitlager zur axialen und/oder radialen Lagerung der Ver schlussklappe ausgebildet. Durch diese Doppel- bzw. Dreifachfunktion der Dichtung können separate Lagermittel eingespart werden.

Bevorzugt weist das Drehübertragungsmittel im Bereich der Durchführung durch die Gehäuseöffnung einen Absatz auf und wird die Dichtung sowohl gegen den Rand der Gehäuseöffnung als auch gegen diesen Absatz gedrängt. Dadurch kann einerseits eine gute Abdichtung gewährleistet und andererseits eine Axiallagerung für das Drehübertragungsmittel und damit für die Verschlussklappe verwirklicht werden.

Besonders bevorzugt ist es, wenn der Absatz eine zur Drehachse der Verschlussklappe geneigte, ringförmige Außenumfangsfläche aufweist. Durch eine solche, in Art eines Kegelstumpfmantels ausgebildete Außenumfangsfläche des Absatzes kann zusätzlich zur axialen Lagerung auch eine radiale Lagerung des Drehübertragungsmittels und damit der Verschlussklappe in vorteilhafter Weise verwirklicht werden.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist auch auf der Seite der Verschlussklappe, die der Öffnung im Gehäuse abgewandt ist, ein Gleitlager für die Verschlussklappe vorgesehen. Dadurch kann die Lagerung der Verschlussklappe weiter verbessert werden.

Besonders bevorzugt ist es, wenn Federmittel vorgesehen sind, durch welche beide Gleitlager gegen die Verschlussklappe bzw. das Drehübertragungsmittel gedrängt werden. Durch diese Ausgestaltung, die auch unabhängig beansprucht wird, kann eine schwimmende Lagerung der Verschlussklappe im Gehäuse erreicht werden. Dadurch können insbesondere Längenausdehnungen der Verschlussklappe und/oder des Drehübertragungsmittels vorteilhaft ausgeglichen werden.

Bevorzugt weisen dabei die auf der Seite der Öffnung im Gehäuse angeordneten Federmittel eine größere Vorspannung auf als die auf der anderen Seite angeordneten Federmittel. Hierdurch wird sichergestellt, dass die Dichtung auf der Seite der Öffnung im Gehäuse auch bei einer Längenänderung des Drehübertragungsmittels oder der Verschlussklappe stets gegen das Gehäuse und/oder das Drehübertragungsmittel angepresst bleibt. Eine zeitweise Undichtigkeit des Klappenventils kann dadurch vermieden werden.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist mindestens ein Federmittel als Schraubenfeder ausgebildet, deren freier Innendurchmesser größer ist als der Außendurchmesser des zugeordneten Gleitlagers und die sich auf Seiten des Gleitlagers auf einem nach außen weisenden Rand eines Federtopfes abstützt, welcher das Gleitlager aufnimmt. Durch diese Ausgestaltung kann die Höhe der Schraubenfeder vergrößert werden, ohne die Gesamthöhe des Klappenventils zu vergrößern.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung, die sich auf Klappenventile mit zwei alternativ zu verschließenden Einlass- und/oder Auslassöffnungen bezieht und die auch unabhängig beansprucht wird, weist die Verschlussklappe zwei einen Winkel miteinander einschließende Flügel auf, die je einer Ein- oder Auslassöffnung zugeordnet sind. Hierdurch kann der erforderliche Drehwinkel zum alternativen Schließen der einen oder der anderen Ein- oder Auslassöffnung vorteilhaft verringert werden.

Bevorzugt ist es dabei, wenn die beiden Flügel der Verschlussklappe einen Winkel kleiner 90°, insbesondere ca. 70°, miteinander einschließen. Der erforderliche Drehwinkel kann dadurch weiter verkleinert werden.

Weiter bevorzugt ist es, wenn die zu verschließenden Öffnungen jeweils durch das Ende eines in das Gehäuse geführten Rohres gebildet sind und wenn die Öffnungsflächen der beiden Rohre einen Winkel miteinander einschließen, der doppelt so groß ist wie der von den beiden Flügeln der Verschlussklappen eingeschlossene Winkel. Damit ist eine vorteilhafte Konstruktion des Klappenventils möglich.

Um eine übermäßige Beeinträchtigung der beiden Flügel der Verschlussklappe durch Abgase zu verhindern, kann nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung in Strömungsrichtung vor der Verschlussklappe ein Strömungsabweiselement angeordnet sein. Die Schmalseite des jeweils nicht schließenden Flügels der Verschlussklappe befindet sich dadurch im Strömungsschatten des Abweiselements und wird so geschützt.

Das Gehäuse des erfindungsgemäßen Klappenventils kann aus Feinguss, aus Blechschalen und/oder durch Innenhochdruckumformen hergestellt sein. Jede dieser Varianten hat für sich Vorteile.

Die Lager des erfindungsgemäßen Klappenventils bestehen bevorzugt aus Sinterkeramik. Als besonders vorteilhaft hat sich Siliciumcarbid herausgestellt.

Nicht beschränkende Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben.
Es zeigen, jeweils in schematischer Darstellung,
1 eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Klappenventil,
2 einen Schnitt gemäß Linie A-A in 1,
3 einen Schnitt gemäß Linie B-B in 2,
4 eine Draufsicht auf eine Dichtung eines erfindungsgemäßen Klappenventils und
5 einen Schnitt gemäß Linie C-C in 4.
Das in den 1 bis 3 dargestellte Klappenventil umfasst ein zwei Halbschalen 1a und 1b aufweisendes Gehäuse 1 mit einer Fluideinlassöffnung 2 und zwei Fluidauslassöffnungen 3, 4. Im Gehäuse 1 ist eine Verschlussklappe 5 zwischen einer ersten Stellung, in welcher sie die eine Fluidauslassöffnung 3 verschließt, während die andere Fluidauslassöffnung 4 geöffnet ist, und einer zweiten Stellung, in welcher sie die zweite Fluidauslassöffnung 4 verschließt, während die erste Fluidauslassöffnung 3 geöffnet ist, drehbar gelagert. Ein derartiges Klappenventil kann beispielsweise in einer Abgasanlage eines Kraftfahrzeuges zur Umschaltung zwischen zwei alternativen Abgaswegen, beispielsweise einem Weg mit Abgaskühlung und einem Weg ohne Abgaskühlung, eingesetzt werden.
Wie man insbesondere in 1 erkennt, werden die beiden Fluidaustrittsöffnungen 3 und 4 durch zwei Rohrstutzen 6, 7 gebildet, deren eines Ende 8, 9 in das Innere des Gehäuses 1 ragt. Des Weiteren erkennt man in 1, dass die Verschlussklappe 5 zwei Flügel 10, 11 aufweist, die einen Winkel α von 70° miteinander einschließen. Dementsprechend weisen die Öffnungsflächen der Enden 8, 9 der Rohre 6, 7 einen Winkel β zueinander von 140° auf. Dadurch genügt ein Verdrehen der Verschlussklappe 5 um 70°, um alternativ das Ende 8 des einen Rohrstutzens 6 mit dem einen Flügel 10 oder das Ende 9 des anderen Rohres 7 mit dem zweiten Flügel 11 zu verschließen. In 1 ist die das Ende 8 des obe ren Rohres 6 verschießende Stellung der Verschlussklappe 5 mit durchgezogenen Linien und die das andere Rohrende 9 verschließende Stellung mit gestrichelten Linien dargestellt.
Wie man weiterhin in 1 sieht und auch leicht nachvollziehen kann, befindet sich der Flügel 10 oder 11, der gerade kein Rohrende 8, 9 verschließt, in einer Stellung, in welcher die Flügelebene im Wesentlichen parallel zur Strömungsrichtung I des Fluids verläuft. Um bei heißen Abgasen zu vermeiden, dass diese die Schmalseiten der Flügel 10, 11 der Verschlussklappe 5 in Mitleidenschaft ziehen, ist in Strömungsrichtung I vor der Verschlussklappe 5 ein Schutzbügel 12 vorgesehen, der um den gerade nicht schließenden Flügel 10 oder 11 der Verschlussklappe 5 mit geringem Abstand herumgeführt ist. Dies ist insbesondere in 2 gut erkennbar. In 2 ist außerdem erkennbar, dass die Flügel 10 und 11 auf ihrer dem zugehörigen Rohrende 8, 9 zugewandten Seite jeweils eine Nut 13 aufweisen, die derart ausgebildet und angeordnet ist, dass sie bei entsprechendem Drehen der Verschlusskappe 5 das zugehörige Rohrende 8, 9 aufnehmen kann. Durch diese Ausgestaltung wird die innere Dichtheit des Klappventils vorteilhaft erhöht, da die Nut 13 zusammen mit den Rohrenden 8, 9 jeweils eine Art Labyrinth bildet. Zusätzlich ist die innere Dichtheit auch dadurch verbessert, dass die Fluidströmung eine Kraft in Schließrichtung auf die Verschlussklappe 5 ausübt.
Die Lagerung der Verschlussklappe 5 ist insbesondere den 2 und 3 zu entnehmen. Die beiden Flügel 10 und 11 der Verschlussklappe 5 sind mit einem Verbindungssteg 14 mit einer Welle 15 drehfest verbunden. Die Welle 15 durchsetzt ein Feingussteil 16, welches zusammen mit den Rohrstutzen 6, 7 einstückig ausgebildet ist. Auf der in den 2 und 3 unteren Seite weist das Feingussteil 16 einen Lagerraum 17 auf, in welchem ein Gleitlagerring 18 angeordnet ist. In die sich zur Welle 15 weitende Öffnung 19 des Gleitlagerrings 18 greift ein Ende 20 der Welle 15, welches sich entsprechend der Öffnung 19 verjüngt.
In dem Lagerraum 17 befindet sich des Weiteren eine Schraubendruckfeder 21, die sich einerseits über einen Federtopf 21a am Boden 22 des Lagerraums 17 und andererseits an dem nach außen weisenden Rand 23 eines Federtopfes 24 abstützt, der den Gleitlagerring 18 aufnimmt. Die Welle 15 greift durch eine Öffnung 25 mit ihrem Ende 20 in den Lagerraum 17. Der Lagerraum 17 ist ansonsten vollständig verschlossen.
Auf der in den 2 und 3 oberen Seite weist das Feingussteil 16 ebenfalls einen Lagerraum 26 auf. Die Welle 15 durchsetzt mit ihrem oberen Teil 27 den Lagerraum 26 vollständig und ist durch eine Öffnung 28 in der oberen Wand 29 des Lagerraums 26 nach außen geführt. Über das außen liegende Ende 30 der Welle 15 ist diese betätigbar. Zur Durchführung der Welle 15 durch den oberen Lagerraum 26 ist außerdem eine Öffnung 31 im Boden 31a des Lagerraumes 26 vorgesehen.
Auch im oberen Lagerraum 26 ist eine Schraubendruckfeder 32 angeordnet, die sich einerseits über einen Federtopf 32a an der oberen Wand 29 des Lagerraums 26 und andererseits an einem nach außen weisenden Rand 33 eines Federtopfes 34 abstützt. Im Federtopf 34 ist ein weiterer Gleitlagerring 35 aufgenommen, dessen Ringöffnung 36 von der Welle 15 durchgriffen wird. Der Innendurchmesser des oberen Gleitlagerrings 35 ist etwas größer als der Außendurchmesser der Welle 15. Er befindet sich daher im Bereich des Ringspaltes 37 zwischen der Welle 15 und der Durchtrittsöffnung 31 im Boden 31a des oberen Lagerraumes 26.
Von der Schraubendruckfeder 32 wird der obere Gleitlagerring 35 sowohl gegen den Rand 38 der Öffnung 31 als auch gegen einen in diesem Be reich an der Welle 15 vorgesehen Absatz 39 gepresst. Der Absatz 39 ist mit einer zum oberen Gleitlagerring 35 weisenden, gegenüber der Drehachse II der Welle 15 geneigten, schrägen Ringfläche 40 ausgebildet. Ebenso ist der Rand 38 der Öffnung 31 mit einer gegenüber der Drehachse II der Welle 15 geneigten, zum oberen Gleitlagerring 35 weisenden, schrägen Ringfläche 41 ausgebildet. Der obere Gleitlagerring 35 selbst weist auf seiner den beiden Ringflächen 40 und 41 zugewandten Seite eine Rundung 42 auf, wobei die Scheitellinie 43 der Rundung in etwa dem Spalt 37 gegenüberliegt. Die äußere Hälfte 42a der Rundung 42 stützt sich dadurch auf der schrägen Ringfläche 41 des Randes 38 der Öffnung 31 ab, die innere Hälfte 42b der Rundung 42 auf der schrägen Ringfläche 40 des Absatzes 39 der Welle 15.
Durch die beiden einander entgegenwirkenden Schraubendruckfedern 21 und 32 ist die Welle 15 somit schwimmend gelagert. Darüber hinaus bewirkt die beschriebene Ausgestaltung, dass der obere Gleitlagerring 35 zugleich als Dichtung der Durchführung der Welle 15 nach außen wirkt. Um ein Abheben des oberen Gleitlagerrings 35 und damit ein Undichtwerden bei Längenänderungen der Welle 15 aufgrund von Temperaturänderungen zu verhindern, weist die obere Schraubendruckfeder 32 eine größere Vorspannung auf als die untere Schraubendruckfeder 21. Die Dichtwirkung des oberen Gleitlagerrings 35 bleibt dadurch auch bei Temperaturänderungen erhalten.
Zwischen dem oberen Gleitlagerring 35 und der Welle 15 ist ein Kupplungssystem vorhanden, durch welches der obere Gleitlagerring 35 beim Verdrehen der Welle 15 teilweise mitgenommen wird. Dabei kann es sich beispielsweise um einen an der Welle 15 angeordneten Mitnehmer handeln, der in eine Winkelausnehmung des oberen Gleitlagerrings 35 greift und dadurch eine Mitnahme des Ringes 35 nur über einen Teilwinkel der Wellendrehung bewirkt. Eine andere Möglichkeit ist eine Art Rätschensystem, bei welchem der obere Gleitlagerring 35 nur in einer Drehrichtung von der Welle 15 mitgenommen wird. Hierfür kann, wie in den 4 und 5 dargestellt, die dem Absatz 39 der Welle 15 abgewandte Seite des oberen Gleitlagerrings 35 mit mehreren kreisförmig angeordneten, in einer Drehrichtung weisenden Kanten 44 und in umgekehrter Drehrichtung daran anschließenden Auflaufschrägen 45 versehen sein. Durch ein entsprechendes mit der Welle 15 drehfest verbundenes Rastelement, welches hier nicht dargestellt ist, kann eine Mitnahme des oberen Gleitlagerrings 35 in der in 4 mit Pfeil III gekennzeichneten Drehrichtung erreicht werden, während bei der mit Pfeil IV gekennzeichneten umgekehrten Drehrichtung keine Mitnahme des oberen Gleitlagerrings 35 erfolgt.
Durch die teilweise Mitnahme des oberen Gleitlagerrings 35 wird erreicht, dass sich dieser sowohl gegenüber dem Rand 38 der Durchtrittsöffnung 31 als auch gegenüber dem Absatz 39 der Welle 15 verdreht. Da der obere Gleitlagerring 35 durch die Schraubendruckfeder 32 sowohl gegen den Rand 38 als auch gegen den Absatz 39 gedrängt wird, werden sowohl der obere Gleitlagerring 35 und der Rand 39 als auch der obere Gleitlagerring 35 und der Absatz 39 aufeinander eingeschliffen. Hierdurch wird die Dichtwirkung des Gleitlagerrings 35 verbessert. Ein Einschleifen kann dabei werkseitig erfolgen, um von Anfang an eine hohe Dichtigkeit zu gewährleisten. Während des Betriebs kann eine aufgrund Ermüdung der Schraubendruckfeder 32 möglicherweise auftretende nachlassende Dichtheit zumindest teilweise durch dieses Einschleifen ausgeglichen werden.
Neben dem Mitnehmer oder dem Rätschensystem für den oberen Gleitlagerring 35 sind zwei weitere Mitnehmer 46, 47 an der Welle 15 drehfest angeordnet, die auf den oberen Federtopf 34 und den für das andere Ende der Schraubendruckfeder 32 vorgesehenen Federteller 32a wirken. Durch diese Ausgestaltung kann verhindert werden, dass sich die Schraubendruckfeder 32 aufdreht, wenn der obere Gleitlagerring 35 von der Welle 15 mitgenommen wird.
Das erfindungsgemäße Klappenventil kann, wie dargestellt, mit einem Gehäuse 1 mit zwei Halbschalen 1a und 1b sowie einem Feingussteil 16 hergestellt werden. Ebenso ist aber auch eine Herstellung durch Innenhochdruckumformen oder in anderer Weise möglich. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird in jedem Falle ein hohe äußere Dichtheit des Klappenventils erreicht. Zudem ist auch die innere Dichtheit aufgrund der dargestellten Ausgestaltung besonders gut. Weitere Vorteile bieten die schwimmende Lagerung der Welle 15 und der Schutz der Flügel 10, 11 der Verschlussklappe 5 durch den Bügel 12.

1: Gehäuse
1a: Halbschale
1b: Halbschale
2: Fluideintrittsöffnung
3: Fluidaustrittsöffnung
4: Fluidaustrittsöffnung
5: Verschlussklappe
6: Rohrstutzen
7: Rohrstutzen
8: Ende von 6
9: Ende von 7
10: Flügel
11: Flügel
12: Schutzbügel
13: Nut
14: Verbindungssteg
15: Welle
16: Feingussteil
17: unterer Lagerraum
18: Gleitlagerring
19: Öffnung von 18
20: Ende von 15
21: Schraubendruckfeder
21a: Federtopf
22: Boden von 17
23: Rand
24: Federtopf
25: Durchtrittsöffnung
26: oberer Lagerraum
27: oberer Teil von 15
28: Durchtrittsöffnung
29: obere Wand von 26
30: oberes Ende von 15
31: Durchtrittsöffnung
31a: Boden von 26
32: Schraubendruckfeder
32a: Federtopf
33: Rand
34: Federtopf
35: oberer Gleitlagerring
36: Öffnung von 35
37: Ringspalt
38: Rand von 31
39: Absatz
40: Ringfläche
41: Ringfläche
42: Rundung
42a: äußere Hälfte von 42
42b: innere Hälfte von 42
43: Scheitellinie
44: Kante
45: Auflaufschräge
46: Mitnehmer
47: Mitnehmer
I: Strömungsrichtung
II: Drehachse von 15
III: erste Drehrichtung von 15
IV: zweite Drehrichtung von 15
α: Winkel
β: Winkel

Claims

Klappenventil, insbesondere zur Verwendung im Heißbereich von Abgasanlagen für Verbrennungsmotoren, mit einem Gehäuse (1) mit mindestens einer Fluideinlassöffnung (2) und mindestens einer Fluidauslassöffnung (3, 4), einer im Gehäuse (1) drehbar angeordneten Verschlussklappe (5), die über ein durch eine Öffnung (31) einer Wand (31a) des Gehäuses (1) geführtes Drehübertragungsmittel (15) mit einem außerhalb des Gehäuses (1) vorgesehenen Betätigungselement drehfest verbunden ist, und einer Dichtung (35) zur Abdichtung des Gehäuseinneren nach außen im Bereich der Durchführung des Drehübertragungsmittels (15) durch die Öffnung (31) in der Gehäusewand (31a), wobei Mittel (32), insbesondere Federmittel, vorgesehen sind, durch welche die Dichtung (35) gegen das Gehäuse und/oder gegen das Drehübertragungsmittel (15) gedrängt wird, sowie Mittel (44), durch welche die Dichtung (35) beim Verdrehen der Verschlussklappe (5) zumindest teilweise mitgedreht wird.
Klappenventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (44) so ausgebildet sind, dass das Mitdrehen der Dichtung (35) gezielt erfolgt.
Klappenventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel so ausgebildet sind, dass die Dichtung (35) bei jeder Drehung um einen bestimmten Winkel mitgedreht wird, der kleiner ist als der Gesamtdrehwinkel der Verschlussklappe (5).
Klappenventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein drehfest mit der Verschlussklappe (5) verbundener Mitnehmer vorgesehen ist, der in eine Winkelausnehmung in der Dichtung (35) greift.
Klappenventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (44) so ausgebildet sind, dass die Dichtung (35) nur in einer Richtung (III) mitgedreht wird.
Klappenventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Verschlussklappe (5) bzw. Drehübertragungsmittel (15) und Dichtung (35) eine Art Rätschensystem (44, 45) vorgesehen ist.
Klappenventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federmittel (32) als Schraubenfeder ausgebildet ist und sich beidseits in einem Federtopf (32a, 34) abstützt, und dass Mitnehmer (46, 47) vorgesehen sind, durch welche die Federtöpfe (32a, 34) beim Verdrehen der Verschlussklappe (5) mitgedreht werden.
Klappenventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (35) zugleich als Gleitlager zur axialen und/oder radialen Lagerung der Verschlussklappe (5) ausgebildet ist.
Klappenventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehübertragungsmittel (15) im Bereich der Durchführung durch die Gehäuseöffnung (31) einen Absatz (39) aufweist und dass die Dichtung (35) sowohl gegen den Rand (38) der Gehäuseöffnung (31) als auch gegen diesen Absatz (39) gedrängt wird.
Klappenventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Absatz (39) eine zur Drehachse (II) der Verschlussklappe (5) geneigte, ringförmige Außenumfangsfläche (40) aufweist.
Klappenventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auch auf der Seite der Verschlussklappe (5), die der Öffnung (31) im Gehäuse abgewandt ist, ein Gleitlager (18) für die Verschlussklappe vorgesehen ist.
Klappenventil, insbesondere zur Verwendung im Heißbereich von Abgasanlagen für Verbrennungsmotoren, mit einem Gehäuse (1) mit mindestens einer Fluideinlassöffnung (2) und mindestens einer Fluidauslassöffnung (3, 4), einer im Gehäuse (1) drehbar angeordneten Verschlussklappe (5), die über ein durch eine Öffnung (31) in einer Wand (31a) des Gehäuses (1) geführtes Drehübertragungsmittel (15) mit einem außerhalb des Gehäuses (1) vorgesehenen Betätigungselement drehfest verbunden ist, und mit zwei auf voneinander abgewandten Seiten der Verschlussklappe (5) angeordneten, zumindest auch axial in Richtung der Drehachse (II) der Verschlussklappe (5) wirkenden Gleitlagern (18, 35), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Federmittel (21, 32) vorgesehen sind, durch welche beide Gleitlager (18, 35) gegen die Verschlussklappe (5) bzw. das Drehübertragungsmittel (15) gedrängt werden.
Klappenventil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die auf der Seite der Öffnung (31) im Gehäuse (1) angeordneten Federmittel (32) eine größere Vorspannung aufweisen als die auf der anderen Seite angeordneten Federmittel (21).
Klappenventil nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Federmittel (21, 32) als Schraubenfeder ausgebildet ist, deren freier Innendurchmesser größer ist als der Außendurchmesser des zugeordneten Gleitlagers (18, 35) und die sich auf Seiten des Gleitlagers (18, 35) auf einem nach außen weisenden Rand (23, 33) eines Federtopfes (24, 34) abstützt, der das Gleitlager (18, 35) aufnimmt.
Klappenventil, insbesondere zur Verwendung im Heißbereich von Abgasanlagen für Verbrennungsmotoren, mit einem Gehäuse (1) mit zwei alternativ zu verschließenden Einlass- oder Auslassöffnungen (3, 4) und einer drehbar im Gehäuse angeordneten Verschlussklappe (5), die über ein durch eine Öffnung (31) in einer Wand (31a) des Gehäuses (1) geführtes Drehübertragungsmittel (15) mit einem außerhalb des Gehäuses (1) vorgesehenen Betätigungselement dreh fest verbunden ist, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlussklappe (5) zwei einen Winkel (α) miteinander einschließende Flügel (10, 11) aufweist, die je einer Ein- oder Auslassöffnung (3, 4) zugeordnet sind.
Klappenventil nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Flügel (10, 11) der Verschlussklappe (5) einen Winkel (α) kleiner 90°, insbesondere ca. 70° miteinander einschließen.
Klappenventil nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass in Strömungsrichtung (I) vor der Verschlussklappe (5) ein Strömungsabweiselement (12) angeordnet ist.
Klappenventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zu verschließende Öffnung oder die zu verschließenden Öffnungen (3, 4) jeweils durch das Ende (8, 9) eines in das Gehäuse (1) geführten Rohres (6, 7) gebildet sind.
Klappenventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungsflächen der Rohrenden (8, 9) einen Winkel (β) miteinander einschließen, der doppelt so groß ist wie der von den beiden Flügeln (10, 11) der Verschlussklappe (5) eingeschlossene Winkel (α).
Klappenventil nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlussklappe (5) oder deren Flügel (10, 11) auf ihrer dem Rohrende (8, 9) zugewandten Seite jeweils eine Nut (13) aufweisen, die so angeordnet und ausgebildet ist, dass sie das Rohrende (8, 9) beim Schließen aufnimmt.
Klappenventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) aus Feinguss, Blechschalen und/oder durch Innenhochdruckumformen hergestellt ist.
Klappenventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Lager (18, 35) aus Sinterkeramik, insbesondere Siliciumcarbid besteht.