DE1550309A1

DE1550309A1 - Absperrorgan

Info

Publication number: DE1550309A1
Application number: DE19661550309
Authority: DE
Inventors: Henrion Marie Charles Emile
Original assignee: HENRION MARIE CHARLES EMILE
Current assignee: HENRION MARIE CHARLES EMILE
Priority date: 1966-02-22
Filing date: 1966-09-13
Publication date: 1969-09-25
Also published as: FR1475847A; BE685042A; GB1105002A; ES330709A1; LU51684A1

Description

Patentanmeldu ng

des Herrn

Marie, Charles, Emile Henrion, 11, rue Hermite, Nancy (Frankreich*

"Absperrorgan"

Die Erfindung betrifft ein Absperrorgan mit einer scheibenförmigen in einem Gehäuse um eine in Sichtung ihres Durchmessers verlaufende Drehachse drehbaren Drosselklappe, die an ihrem Umfang einen in eine umlaufende But mit verengter Öffnung eingesetzten Dichtring in Form eines Torus (Hingflächenkörperβ) aufweist. ■

Ein derartiges Absperrorgan wird beispielsweise in dem französischen Zusatzpatent Br. 71 182 vom 11. April 1957 beschrieben, in welchem die Dichtungseinrichtung einen beispielsweise aus Neopren bestehenden Dichtungsring aufweist, der in eine um den Umfang der scheibenförmigen Drosselklappe umlaufende Nut mit verengter Öffnung eingelassen ist,, Der Bu.i'^scb.mö-:i3er d^a Dichtung^- BAD ORIGINAL - "

ringes ist dabei in nicht zusammengedrücktem Zustand etwas größer als die Breite der verengten Nutöffnung. Der in die Nut eingesetzte Dichtring drückt in Verschlußstellung der Drosselklappe mit seinem Außenumfang gegen den im Gehäuse untergebrachten ringförmigen Ventilinnensitz. Wenn zwischen den beiden gegenüberliegenden Seiten der Drosselklappenscheibe keine größeren Druckunterschiede auftreten, bereitet das öffnen und Schließen dieses vorbekannten Absperrorganes mit der oben geschilderten Drosselklappe keine nennenswerten Schwierigkeiten. Das Gegenteil ist jedoch bei einem großen Druckunterschied zwischen beiden Drosselklappenseiten der !fall." Der Dichtring wird in dem kleinen Zwischenraum zwischen dem Außenumfang der Drosselklappenscheibe und dem Ventilinnensitz von der Seite des größeren Druckes her mit größerer Kraft gegen den Ventilinnensitz und gegen die gegenüberliegende Nutseitenwand gepreßt. Venn sich beim Beginn des öffnens der Drosselklappe der geringe Zwischenraum zwischen ihrem Außenumfang und dem Ventilinnensitz zu vergrößern beginnt, vergrößert sich gleichzeitig die auf den aus der Nut vorstehenden Teil des Dichtringeβ von der Seite des größeren Druckes her wirkende Kraft, die, wie gesagt, den Dichtring einerseits gegen den Ventilinnensitz und andererseits gegen die gegenüberliegende Nutenwand drückt. Da sich der feststehende Ventilinnensitz beim Beginn des Schwenkens der Drosselklappe notwendig von deren Umfang entfernt, tritt hierbei eine Kraftkomponente auf, die den Dichtring bei einem großen Druckunterschied beiderseits der Drosselklappe aus der Nut herauszudrücken in der Lage ist. 9 Q 9 8 3 9 /0 7 2 6

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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, diese schädliche Kraftkomponente, die den Dichtring auf einem Teil des Umfangs der Drosselklappe aus seiner Nut herausziehen kann, zu vermeiden bzw. die Entstehung dieser schädlichen Kraftkomponente zu verhindern, so daß das Absperrorgan auch bei großen Druckunterschieden beiderseits der Drosselklappe fehlerfrei arbeitet.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß die Nut im Querschnitt trapezförmig ausgebildet ist, die kürzere gleichlaufende Seite den verengten Buteneingang bildet und vom Nutengrund über den Drosselklappenumfang regelmäßig verteilt zu den beiden gegenüberliegenden Seiten der Drosselklappenscheibe Verbindungskanäle führen. Diese Kanäle verbinden somit die beiden im. Nutgrund infolge des runden Querschnitts des Dichtringes freibleibenden Hingräume jeweils mit der Seite des höheren und des geringeren Flüssigkeitsdrucks. Auf diese Weise wird der vorhandene Druckunterschied dazu ausgenutzt, den Dichtring mit erhöhter Kraft gegen die der Druckseite gegenüberliegende schräge Nutenseitenwand zu drücken, so daß hierdurch eine zusätzliche den Dichtring in der Nut zurückhaltende günstige Kraftkomponente entsteht.

Zur Verstärkung dieser günstigen Wirkung schließen die Nutseitenwände mit dem Nutgrund zweckmäßig je einen Winkel von etwa ein.

Ferner ist der weitere erfindungsgemäße Vorschlag vorteilhaft,

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der Durchmesser des Dichtringes in nicht zusammengedrücktem Zustand etwa das 1 1/2-fache der Breite des Nuteingangs beträgt.

Nachfolgend wird an Hand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht der erfindungsgemäßen Drosselklappe, die in einem Gehäuse drehbar untergebracht ist,

Pig. 2 einen Läng^chniit durch das Gehäuse mit einer teilweise geschnittenen Seitenansicht der Drosselklappe, die mit ihrem am Umfang angeordneten Dichtring am Innensitz anliegt, ohne daß ein Druckunterschied zwischen den beiden gegenüberliegenden Seiten der Drosselklappe gegeben ist,

Fig. 3 eine Ansicht gemäß Fig. 2, wobei jedoch: ein starker Druckunterschied angenommen ist, der auf die in Verschlußstellung befindliche Drosselklappe, insbesondere auf ihren Dichtring, entsprechend einwirkt,

Fig. 4· eine Ansicht der geringfügig verschwenkten und den Bedingungen gemäß Fig. 3 unterworfenen Drosselklappe und

Fig. 5 einen senkrechten Längsquerschnitt durch das gesamte

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Absperrorgan.

In der Darstellung nach, den Figuren 1 bis 4- steht die Drosselklappe mehr im Vordergrund, während in Fig. 5 das gesamte Absperrorgan abgebildet ist. Den Figuren 1 bis 4 ist zu entnehmen, daß die Drosselklappe P in dem Gehäuse A des Absperrorgans drehbar untergebracht ist, das innenseitig mit dem Ventilinnensitz B ausgestattet ist, dessen zylindrische Innenseite s einer Feinbearbeitung unterzogen worden ist.

Die Drosselklappe P ist dazu bestimmt, den Durchfluß eines in den Figuren 2 bis 4- von links nach rechts strömenden Mediums mengenmäßig zu regeln. Die Flußrichtung ist durch den Pfeil f ' in Fig. 2 angedeutet.

Die Drosselklappe P besteht aus einer Scheibe 1 aus Metall oder aus einem anderen widerstandsfähigen Werkstoff. Diese Scheibe kann die in Fig. 2 dargestellte Verschlußstellung einnehmen und um seine in Richtung des Durchmesser· X-X laufend^ Drehachse in eine Offenstellung schwenken, bei welcher die Drosselklappe mehr oder weniger spitzwinklig in bezug auf die Längsachse Y-T des Gehäuses oder gar parallel au dieser verläuft. Das Verschwenken der Drosselklappe kann durch bekannte Mittel bewirkt werden, die beispielshalber in Fig. 5 näher erläutert werden* Von Bedeutung ist hier lediglich, daß diese Mittel den Dichtring 9 an keiner Stelle des Umfange der Drosselklappe - etwa wegen des Austreten* von Achszapfen - unterbrechen, so daß eine um den ge-

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samten Umfang der Drosselklappe laufende ununterbrochene Dichtfläche gegeben ist. Die Drosselklappe kann an ihrem Außenumfang zylindrisch oder ballig ausgebildet sein.

In der Außenfläche 2 der Drosselklappe ist über deren ganzen Umfang umlaufend eine Nut 3 trapezförmigen Querschnitts eingelassen. Der über den ganzen Umfang gleichbleibende Querschnitt hat vorzugsweise die Form eines gleichschenkligen Trapezes a, b, c u. d. Die kleine gleichlaufende Seite a-b stellt dabei die Eingangsöffnung der Nut dar, während die größere gleichlaufende Seite c-d den Nutengrund 4· der Nut bildet.

Die Nutenseitenwände a-d und b-c können, im Querschnitt gesehen, geradlinig verlaufen oder gekrümmt sein, so daß sie im letzteren Fall gegenüberliegende, konkav gekrümmte Flächen bilden. Die Winkel bed und c d a liegen vorteilhaft in der Größenordnung von etwa 60°.

Vom Nutgrund 4 führen zu den beiden gegenüberliegenden Seiten 7 und 8 der Drosselklappe die Verbindungekanäle 5 und 6. Vie der 71g. 1 zu entnehmen ist, sind diese Verbindungekanäle 5 und6 regelmäßig über den ganzen Umfang der Drosselklappe verteilt angeordnet.

Auf die Größe der Querschnitteflache dieser Verbindungskanäle kommt es hier nicht an* Es reicht aus, wenn sie etwa eine Quer-

schnittsflache von 1 mm aufweisen und den Eintritt des Druck-

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mediums von beiden Seiten 7 und 8 der Drosselklappe in die beiden gegenüberliegenden Hohlräume 10 und 11 am Nutgrund 4- gestatten, ohne daß hierbei ein Druckabfall eintritt.

Ebenso-wenig kommt es auf eine genaue Anzahl von Verbindungskanälen an. Diese ist vielmehr vom Umfang der jeweiligen Drosselklappe abhängig. Es muß nur sichergestellt sein, daß die Verbindungskanäle 5 und 6 so nahe beieinander angeordnet sind, daß sich der Flüssigkeitsdruck in dem Wuthohlraum 10 über den ganzen Umfang der Drosselklappe verteilen und Bomit auf den gesamten Dichtring ohne jede Unterbrechung auswirken kann.

Der Dichtring 9 selbst bildet einen endlosen Ringflächenkörper (Torus) aus Natur- oder Kunstgummi oder einem sonstigen geeigneten elastomeren Werkstoff, beispielsweise Neopren.

Die Querschnittsfläche des Dichtungsringes in unbelastetem Zustand ( Pig. 2) ist kreisförmig und besitzt einen Durchmesser D, der die Breite a b der Nutöffnung übertrifft und im übrigen so' groß bemessen ist, daß der Dichtring, wenn er in der Nut eingesetzt ist, die Nutseitenwati.de b-c, c-d und den Nutgrund d-a berührt. Wenn beispielsweise die Breite der Nutöffnung 1cm beträgt, so weiset der Dichtring zweckmäßig einen Durchmesser D von etwa 1, 5cm auf.

Der Dichtungsring 9 wird selbstverständlich beim Einsetzen in die Nut und Hindurchzwängen durch deren verengte^ Nutöffnung

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elastisch, verformt, wie es auch, in dem eingangs erwähnten französischen Zusatzpatent ITr. 71 182 erläutert wurde. Ist der Dichtring vollkommen in die Nut eingesetzt, so besitzt er «feder seine ursprüngliche ringflächenförmige (torische) Form. Dieser Zustand ist in !ig. 2 dargestellt. Es wird hier vorausgesetzt, daß im Innenraum des Absperrorganes beiderseits der Drosselklappe keinerlei Druckunterschied herrscht. Der Dichtring ragt geringfügig durch die Nutöffnung aus der Nut 5 hervor und berührt die Innenfläche s des Ventilinnensitzes B.

Es ist klar, daß bei diesem Zustand innerhalb der Nut und unterhalb des Dichtringes zwei Ringräume 10 und 11 dreieckigen Querschnitts freibleiben, wobei eine Seite dieses Dreiecks wegen der Rundung des Dichtringes gekrümmt ist. Diese Ringräume 10 und 11 sind durch die erfindungsgemäßen Verbindungskanäle 5 und 6 mit den Medien unterschiedlichen Drucks auf beiden Seiten der Drosselklappe verbunden. Wenn die Drosselklappe P die in Fig. 3 dargestellte Verschlußstellung einnimmt, wirken sich die Druckunterschiede der Medien beiderseits der Drosselklappe über die Verbindungskanäle 5 und 6 unterschiedlich auf den Dichtring 9 aus. Der in dem Ringraum 10 herrschende Druck ist selbstverständlich größer als derjenige des Ringraumes 11. Dies hat eine Verformung des Diehtringes 9 zur Folge, welcher die mit 9^a bezeichnete Form annimmt. Der bisher kreisförmige Querschnitt erfährt eine mehr oder weniger deutliche,seitliche Abplattung, da sich der Dichtring ftäk mehr auf die Nutseitenwand b-c als auf die gegenüberliegende Nutseitenwand legt. Der

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Sichtring kann sich von der gegenüberliegenden Nutseitenwand a-d sogar vollkommen abheben. Selbstverständlich verlagert der Dichtring auch einen Teil in radialer Ebene nach außen in Richtung auf den Ventilinnensitz s, so daß er dort mit einer größeren Auflagefläche e und mit einer größeren Druckkraft anliegt, wodurch eine bessere Abdichtung erzielt wird.

Beim öffnen der Drosselklappe durch Schwenken derselben um die

Drehachse Z-X in Sichtung des Pfeiles f bleibt diese vollkommene Abdichtung eine Zeitlang erhalten, beispielsweise über den Schwenkwinkel X hinweg, da das Medium mit dem höheren Druck über die Verbindungskanäle 5 und in dem geringen Zwischenraum zwischen dem Umfang der Drosselklappe und dem Innensitz von links her auf den Dichtring 9 derart einwirkt, daß dieser die in Fig. 4· dargestellte Form mit dem Querschnitt 9 einnimmt. Die Abdichtung bleibt bis zur Erreichung des Punktes e' auf der Ventilsitzinnenfläche f erhalten, da sich der Dichtring mit seinem nach außen vorstehenden Teil in entsprechender Weise verformt und verlängert. Andererseits ist sichergestellt, daß der Dichtring bei der Stellung der Drosselklappe nach Fig. 3 und auch bei einer darauf folgenden Stellung nicht an Teilen des Umfange auf der Nut 3 herausspringen kann, da der Dichtring wegen der Druckdifferenz in den Hingräumen 10 und 11 in der in Fig. 4 dargestellten Veiee gegen die Nutseitenwand b-c gedrückt wird. Da diese Nutseitenwand schräg verläuft, wird der Dichtring in Richtung auf den Nutgrund 4 gedruckt. Außerdem verhindert der betont größer gewählte Durchmesser D des Dichtringes,

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daß sich dieser durch die Nutöffnung mit der Breite a-b hindurchzwängt .

Durch dieses Zusammenwirken unterschiedlich gewählter Abmessungen des Dichtringes und der Nutöffnungsbreite mit dem Vorhandensein von den Verbindungskanälen 5 und 6, die den ohnehin vorhandenen Druckunterschied der Medien beiderseits der Drosselklappe auszunutzen gestatten, werden die bei der Einrichtung nach der eingangs erwähnten französischen Patentschrift auftretenden Nachteile restlos beseitigt.

In Fig. 5 ist die Anwendung der erfindungsgemäßen Drosselklappe in Verbindung mit einem Absperrgehäuse dargestellt, das Gegenstand der am 15· Februar 1966 eingereichten deutschen Patentanmeldung H 58 551 XII/4-7g "Absperrorgan" bildet. Bei diesem Anwendungsbeispiel ist innerhalb des Gehäuses A der ringförmige Ventilsitz B einseitig am Gehäuse befestigt und deckt zwei gegenüberliegende Ausnehmungen 12 im Gehäuse halb ab. Die Drosselklappe P ist an die Bodenfläche 14 eines Einschnitts in der versetzten Drehachse 15 mittels der Schrauben 13 befestigt. Die Drehachse 15 ist mittels der beiden Achszapfen 16 und 17 in den Lagern 18 und 19 im Gehäuse A drehbar gelagert. Wegen der Versetzung der Drehachse 15 gegenüber der Längsmittelachse Z-Z, die durch beide Achszapfen verläuft, ist es möglich, daß die durch die Längsachse Z-Z verlaufende Drehachse genau in der Längemittelebene der Drosselklappe P liegt. Aus diesem Grund liegt der Dichtungsring am ganzen Umfang der Drosselklappe an

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der Innenseite des Ventilsitzes B ununterbrochen an. Die versetzte Drehachse 15 weist an ihren beiden Enden die tiefen Einschnitte 21 und 22 auf, die verhindern sollen, daß die Drehachse 15 gegen die Stirnfläche des ringförmigen Ventilsitzes B stößt und dadurch in der Schwenkbewegung behindert wird.

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Claims

Hn 4-52 9.9.66+st

Patentansprüche

. Absperrorgan mit einer scheibenförmigen in einem Gehäuse um eine in Richtung ihres Durchmessers verlaufende Drehachse drehbaren Drosselklappe, die an ihrem Umfang einen in eine umlaufende Nut mit verengter öffnung eingesetzten Dichtring in Form eines Torus (Hingflächenkörpers) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (3) im Querschnitt trapezförmig ausgebildet ist, die kürzere gleichlaufende Seite den verengten Nuteneingang (a-b) bildet und vom Nutengrund (4) über den Drosselklappenumfang regelmäßig verteilt zu den beiden gegenüberliegenden Seiten (7» 8) der Drosselklappenscheibe (1) Verbindungskanäle (5, 6) führen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nutseitenwände (a-d, b-c) mit dem Nutgrund (d-c) je einen Winkel von etwa 60° einschließen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmeseer (D) des Dichtringee (9) in nicht zusammengedrücktem Zustand etwa das Eineinhalbfache der Breite (a-b) des Nuteingange beträgt.

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