DE1450488B2 - Drosselklappe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Ausbildung von Drosselklappen oder Klappenventilen.

Drosselklappen dieser Art bestehen allgemein aus drei Hauptteilen, dem Gehäuse, einer Betätigungswelle und der Klappenscheibe, die letztere auf der Welle sitzt. Solche Drosselklappen dienen gewöhnlich zur Strömungsregulierung von Flüssigkeiten und Gasen in Rohrleitungen, weniger jedoch für den Abschluß eines Behälters, da es schwierig ist, einen dichten Abschluß zwischen Klappe und Gehäuse herzustellen. Der Grund hierfür besteht darin, daß die Klappe besonders an der Welleneinführung eine gewisse Dicke hat und an ihrem Umfang daher zylindrisch ist. Die lichte Bohrung des Gehäuses ist auch zylindrisch. Da- ein Zylinder innerhalb eines Zylinders nicht drehbar ist, so muß, wenn die Klappe drehbar sein soil, hierfür ein gewisser Spielraum gelassen werden. Dies ist besonders am Ein- und Austritt der Welle in das Gehäuse notwendig. Auch muß die Welle lose im Gehäuse sitzen, da sie drehbar sein soll. Klappenventile dieser Art können daher nie zum Abschluß gegen Flüssigkeiten oder Gase benutzt werden.

Um diesen Nachteil zu überbrücken, sind Konstruktionen bekannt, bei denen eine Klappe gegen einen Sitz innerhalb des Gehäuses gepreßt wird, wobei der Durchmesser des Sitzes kleiner als die lichte Weite der Bohrung ist, oder man hat den Rand der Klappe elastisch angeordnet und im geschlossenen Zustand der Klappe aufgeweitet, um dadurch in der lichten Bohrung einen Abschluß zu erzielen. Die hierzu notwendigen Konstruktionsteile, die meist lose auf der Welle sitzen, um die Klappe vom Sitz abheben zu können und eine Drehung zu ermöglichen, hinderten den freien Durchlauf der Flüssigkeit, wenn die Klappe sich in der offenen Stellung befand. Auch sind Drosselklappen bekannt mit elliptischer Klappenscheibe, die lose auf einem einseitig gelagerten Zapfen aufgesteckt sind, wobei die Wellenmitte zur Klappenscheibe und Mitte der Bohrung versetzt ist.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, einen dichten Abschluß einer -Drosselklappe lediglich unter Verwendung der im vorstehenden genannten drei Hauptbestandteile, nämlich Gehäuse mit zylindrischer Bohrung, einerÄBetätigungswelle und einer damit fest verbundenen kreisförmigen Klappe, die innerhalb des Gehäuses drehbar angeordnet ist, zu erzielen.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungswelle gegenüber dem kreisförmigen Klappenrand und gegenüber der Mitte der Bohrung des Gehäuses versetzt angeordnet ist, wobei der Abstand der Wellenmitte vom Klappenrand mindestens gleich dem Wellenradius ist und der Abstand der Wellenmitte gegenüber der Gehäuseachse gleichfalls minde- stens gleich dem Wellenradius ist. Auf diese Weise liegt der Klappenrand oder Klappenumfang, der bei geschlossener Drosselklappe den Abschluß bildet, bei offener Stellung in der Mitte der Bohrung, d. h. in der Ebene des größten Durchmessers der Bohrung und benötigt keine Verminderung des Klappendurchmessers, um eine Drehbarkeit der Klappe zu erzielen.

Es ist bekannt, die Betätigungswelle einer Drosselklappe versetzt zur Mitte der Bohrung und versetzt zur Ebene der Klappe anzuordnen, wobei jedoch diese Versetzung derart ist, daß eine Verringerung des lichten Durchmessers der Bohrung notwendig wurde, um einen Abschluß herzustellen, d. h., es mußte ein Sitz innerhalb der Bohrung geschaffen werden.

Bei der vorliegenden Erfindung wird der Klappenrand nicht durch die Wellenenden, wo diese in das Gehäuse einmünden, unterbrochen, so daß keine Flüssigkeit um die Wellenenden herumsickern kann. Außerdem ist der notwendige Spielraum zwischen den Durchmessern der Klappe und der Bohrung derart vermindert, daß gewöhnliche Bearbeitungsmethoden und Toleranzen genügen, um einen dichten Abschluß zu erzielen, oder man kann dies durch geringe Elastizität des Klappenrandes erzielen.

Die dabei notwendige Elastizität, um einen dichten Abschluß derartiger Drosselklappen zu erzielen, ist so gering, daß dies durch Verwendung von Blechmaterial für die Herstellung der Klappe oder durch eine Ausbuchtung am Klappenrand erzielt werden kann. Auch kann dies durch die Anordnung eines Ringes am Klappenrand erzielt werden.

Vorzugsweise wird der Durchmesser der Klappe so gewählt, daß bei geschlossener Drosselklappe die Ebene der Klappenscheibe beinahe parallel zum Flansch des Gehäuses, bzw. beinahe senkrecht zur I Achse der Bohrung steht. In diesem Fall ist der Anpreßdruck des Klappenrandes gegen die Wandung der Bohrung am höchsten. Eine leichte Elastizität gewährleistet einen ununterbrochenen Sitz der Klappe, so daß Drosselklappen gemäß der Erfindung für Gase und Flüssigkeiten niedrigster Viskosität verwendet werden können.

Die Zeichnungen veranschaulichen Ausführungsformen der Erfindung.

F i g. 1, 2 und 3 zeigen eine Drosselklappe mit versetzter Betätigungswelle in Vorderansicht, Seitenansicht und Aufsicht bei geschlossenem Zustand der Drosselklappe;

F i g. 4 ist ähnlich der F i g. 3, wobei jedoch der Abschluß der Drosselklappe bereits erfolgt, wenn die Klappe noch nicht senkrecht zur Bohrungsachse steht;

F i g. 5 und 6 sind vergrößerte Darstellungen zu Fig. 4;

Fig. 7, 8 und 9 zeigen elastische Ausbildungen des Klappenrandes.

An Hand der Figuren ist nachstehend die Konstruktion und die Wirkungsweise der Erfindung näher erläutert.

In den F i g. 1, 2 und 3 ist das Gehäuse α mit einer darin drehbaren Betätigungswelle b versehen und der mit dieser Welle fest verbundenen Klappe c gezeigt. Die Drosselklappe ist dabei im geschlossenen Zustand gezeigt, wobei der Rand der kreisförmigen Klappe c an die Wandung der zylindrischen Bohrung gepreßt wird. Hierbei ist die Längsachse d der Welle b gegen die Mittellinien e und g versetzt angeordnet und außerdem versetzt gegen die Dichtungslinie / der Klappe. Diese Dichtungslinie / liegt innerhalb der Wandstärke oder am Rand der Klappe c, aber mindestens im Abstand des Radius der Welle b von dessen Mittellinie. Die Dichtungslinie / ist somit eine durchlaufende Linie, die nicht durch die Einmündung der Welle b in das Gehäuse α unterbrochen ist, wie dies bei bisherigen Drosselklappen der Fall war. Ist der äußere Durchmesser der Klappe größer als derjenige der Bohrung, so ist die Drosselklappe bereits geschlossen, bevor die Ebene der Klappe senkrecht zur Mittelachse g des Gehäuses steht. Dieser Fall ist in F i g. 4 gezeigt. Die Dichtungslinie / ist

in diesem Fall leicht elliptisch, da die Schnittlinie eines kreisförmigen Zylinders durch eine Ebene unter einem Winkel eine Ellipse ist.

Bei der Erfindung ist der Unterschied zwischen der großen Achse und der kleinen Achse dieser Ellipse so klein, daß er durch eine geringe Elastizität des Klappenrandes ausgeglichen werden kann. Dieser Längenunterschied zwischen der großen und kleinen Achse der Ellipse wird zu einem Kleinstmaß durch die Versetzung der Welle gemäß der vorliegenden Erfindung.

Dies ist in den F i g. 5 und 6 im einzelnen erläutert. In F i g. 5 ist die Klappenscheibe c in der geschlossenen Stellung der Drosselklappe in vollen Linien und in der offenen Stellung in gestrichelten Linien gezeigt. Die Achse d der Welle ist dabei um mindestens den halben Durchmesser der Welle von der Achse e der Bohrung versetzt, um eine maximale Wirkung zu erzielen. Der größte senkrechte Durchmesser der Klappe c im geschlossenen Zustand der Drosselklappe von oben gesehen liegt im Punkt Zi₁ an der Mittellinie e der Bohrung. Wenn die Klappe c in ,■' die offene Stellung gedreht wird, wandert der Punkt Zi₁ durch den Punkt h_o und dann zum Punkt Zi₃. Dies ist nur möglich, weil eine gewisse Elastizität zwischen dem Klappenrand und der Bohrung besteht, da die senkrechte Linie im Punkt Zz₂ innerhalb der Bohrung kleiner ist als die in den Punkten Zi₁ und Zi₂, die letztere unter sich gleich sind und gleich dem maximalen Durchmesser der Bohrung sind. Der Unterschied zwisehen den senkrechten Linien im Punkt h₂ gegenüber Zi₁ und Zz₃ ist die Strecke i, wie in F i g. 6 gezeigt. Wäre die Achse der Welle in der Mitte der Bohrung angeordnet wie bei den bisherigen Drosselklappen, so wäre der Unterschied wesentlich größer, und es wäre unmöglich, diesen Unterschied durch eine Elastizität der Klappe auszugleichen.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß Klappen verwendet werden können, deren äußerer kreisförmiger Durchmesser größer als der Durchmesser der Bohrung ist, so daß der dichte Abschluß bereits erfolgt, bevor die Klappe senkrecht zur Gehäuseachse e steht. Wenn dabei der Winkel k in F i g. 4 sehr klein ist, d. h. kein großer Unterschied der beiden Durchmesser der Ellipse besteht, dann ist der spezifische Anpreßdruck an der elliptischen Berührungslinie / sehr hoch, und infolgedessen kann eine vollkommene Abdichtung mittels metallischer Oberflächen zustande gebracht werden. Beispiele hierfür sind in den F i g. 7, 8 und 9 gezeigt.

Die F i g. 7 zeigt eine Klappe aus Metallblech mit umgebogenem Rand. Die Elastizität des Blechrandes genügt, um die geringe Differenz /, wie in F i g. 6 gezeigt, und die leicht elliptische Formgebung des Klappenrandes bei geschlossener Stellung aufzunehmen. Eine andere Ausführung ist in F i g. 8 gezeigt, bei der der kreisförmige Rand m der Klappe mit einer Gummieinlage η versehen ist. In der F i g. 9 besteht die Klappe aus einer Platte ο und einem Metallring p, der durch einen Ring q festgehalten ist. Eine Dichtung r, die aus Gummi oder einem plastischen Material bestehen kann, verhindert, daß Flüssigkeit oder Gas um den Ring ρ durchsickern kann. Der Ring ρ ist ein in sich geschlossener Ring aus Metall oder synthetisch hergestelltem Material, der gemäß der Erfindung zwecks Abdichtung lediglich eine leicht elliptische Form anzunehmen hat, ohne Gefahr, die Elastizitätsgrenze seines Werkstoffes zu überschreiten. Durch die vorliegende Erfindung wird eine in sich geschlossene Dichtungslinie geschaffen und die für eine Abdichtung notwendige Elastizität des Klappenrandes auf einen Minimalbetrag herabgesetzt.

Es liegt im Bereich der vorliegenden Erfindung, daß die Betätigungswelle b an Stelle einer durchgehenden Welle durch einen unteren Zapfen ersetzt ist, um einen freieren Durchfluß durch die Drosselklappe im geöffneten Zustand zu erzielen.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Drosselklappe mit einer in einem zylindrischen Gehäuse mittels einer im Gehäuse gelagerten Betätigungswelle drehbaren, kreisförmigen Klappenscheibe, die in der Offenstellung parallel und in der Schließstellung senkrecht bzw. stumpfwinklig zur Gehäuseachse steht, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (d) der Betätigungswelle (b) gegen die Ebene der Klappenscheibe (c) und gleichzeitig gegenüber der Gehäuseachse (e) jeweils um mindestens den halben Wellendurchmesser versetzt ist.

2. Drosselklappe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand (1) der kreisförmigen Klappenscheibe (c) elastisch ausgebildet ist, gegebenenfalls durch Einlage von kreisförmigen in sich geschlossenen elastischen Ringen («) oder (p) aus hierzu geeignetem Werkstoff, wie Metall, Gummi, synthetisch hergestelltem Material od. dgl.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen