DE1600764B1 - Drosselklappenscheibe mit geringem hydrodynamischem moment - Google Patents
Drosselklappenscheibe mit geringem hydrodynamischem momentInfo
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K1/00—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces
- F16K1/16—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces with pivoted closure-members
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- F16K1/22—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces with pivoted closure-members with pivoted discs or flaps with axis of rotation crossing the valve member, e.g. butterfly valves
- F16K1/222—Shaping of the valve member
Description
die Drehachse in zwei Hälften geteilten Scheibe zum Scheibenrand hin im Querschnitt fischschwanzähnlich
und symmetrisch zur Scheibenebene ausgebildet ist, indem die gewölbten Oberflächen in der Nähe des
Scheibenrandes in nach außen divergierende Flächen und kurz vor Erreichen des Scheibenrandes in zum
Scheibenrand hin konvergierende Flächen übergehen. Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen an-
Rechnung aus der gemessenen Druckverteilung an der Klappenscheibe ermittelt werden. Letzteres trifft
insbesondere für das Losdreh-Lagermoment an der geschlossenen Klappenscheibe zu.
Ein »Dichtungssitzmoment« entsteht durch die Reibung zwischen den Dichträndern am Umfang der
Drosselklappenscheibe und den Dichtungsflächen im Gehäuse. Es wirkt ebenso wie das Lagerreibungsmoment
der jeweiligen Drehrichtung entgegen.
Ein »Eigengewichtsmoment« tritt auf, wenn die durch den Schwerpunkt der Drosselklappenscheibe
verlaufende Vertikalkraft nicht durch die Drehachse der Scheibe verläuft.
schließt. Außerdem besteht bei dieser Klappenscheibe eine erhebliche Kavitationsgefahr.
Neben dem hydrodynamischen Moment wirken noch einige andere Momente auf eine Drosselklappenscheibe
ein. Dabei sollen diejenigen Momente, die die Klappenscheibe zu schließen suchen, als positiv,
die umgekehrten als negativ bezeichnet werden. In der Hauptsache handelt es sich um die folgenden
Momente:
Ein »hydrostatisches Moment« tritt bei geschlos- io gegeben,
sener Drosselklappenscheibe dadurch auf, daß die Die erfindungsgemäße Drosselklappenscheibe beResultierende des auf die Scheibe wirkenden Flüssig- sitzt eine Reihe beachtlicher Vorteile. Zunächst sei keits- oder Gasdruckes nicht durch die Drehachse bemerkt, daß bei voller Öffnung der Drosselklappe der Scheibe verläuft. der Scheibenkörper mit stromabwärts weisendem
sener Drosselklappenscheibe dadurch auf, daß die Die erfindungsgemäße Drosselklappenscheibe beResultierende des auf die Scheibe wirkenden Flüssig- sitzt eine Reihe beachtlicher Vorteile. Zunächst sei keits- oder Gasdruckes nicht durch die Drehachse bemerkt, daß bei voller Öffnung der Drosselklappe der Scheibe verläuft. der Scheibenkörper mit stromabwärts weisendem
Ein »Lagerreibungsmoment« resultiert aus der 15 Schwanzende einen sehr geringen Strömungswider-Lagerreibung
in den Wellenlagern und ist dem ge- stand aufweist.
samten, auf die Drosselklappenscheibe wirkenden Der wesentliche Vorteil einer erfindungsgemäßen
Druck proportional. Es ist der jeweiligen Bewegung Drosselklappenscheibe ergibt sich aus einer starken
der Scheibe entgegengerichtet, kann also positiv oder Verminderung der Verstellkräfte über den gesamten
negativ sein. Das Lagerreibungsmoment kann experi- 20 Verstellbereich, und es sind bereits Drosselklappenmentell
an einer Versuchs-Drosselklappe oder durch scheiben gemäß der Erfindung gefertigt worden, die
insbesondere bei Öffhungswinkeln zwischen 0 und 30° in der Strömung fast ausbalanciert sind. Die
Ersparnisse, die sich hieraus hinsichtlich der Aus-25 legung des Stellmotors, der konstruktiven Durchbildung
der Drosselklappe usw. ergeben, liegen auf der Hand und bedürfen keiner weiteren Erläuterung.
Ein weiterer Vorteil ist die nunmehr erzielbare Regelcharakteristik einer Drosselklappe mit erfin-30
dungsgemäßer Klappenscheibe. Bisher war es zwar möglich, im Bereich kleiner und mittlerer Öffnungswinkel
den Durchfluß weitgehend gleichmäßig und feinfühlig zu regeln, doch versagte die Regelung bei
größeren Öffnungswinkeln, da die stromabwärts ge-Das schon erwähnte »hydrodynamische Moment« 35 legene Regelkante der bekannten Klappenscheiben
entsteht aus der Resultierenden der auf die Drossel- dann im Strömungsschatten des vorstehenden Nabenklappenscheibe
wirkenden dynamischen Kräfte und teils der Scheibe zu liegen kam und eine feinfühlige
ihrem Abstand von der Drehachse der Scheibe. Bei Regelung unmöglich machte. Die fischschwanzherkömmlichen
Klappenscheiben ist das hydrodyna- ähnliche Ausbildung der stromabwärts gelegenen
mische Moment stets positiv. Je nach Formgebung 40 Regelkante einer erfindungsgemäßen Klappenscheibe
der Scheibe und Anordnung der Welle zur Scheibe ermöglicht nun jedoch auch eine genaue und feinsowie
auch je nach Stellung der Scheibe kann das
hydrodynamische Moment jedoch sowohl positive
wie negative Werte annehmen. Das hydrodynamische
hydrodynamische Moment jedoch sowohl positive
wie negative Werte annehmen. Das hydrodynamische
Moment steigt mit der 3. Potenz des Scheibendurch- 45 kante aus dem Strömungsschatten der Klappenscheibe
messers und ist direkt proportional dem Quadrat der etwas vorragt. Somit ist nunmehr ein Regelverhältnis
Strömungsgeschwindigkeit oder dem Druckabfall an von 100:1 erreichbar, so daß die bisher notwendige
der Drosselklappenscheibe. Das höchste hydrodyna- Verwendung von Mehr-Klappenventilen oder aber
mische Moment tritt bei dünnen Scheiben bei etwa parallel angeordneten Ventilen zur Regelung der
70° Öffnungswinkel auf, d. h. bei etwa 70° Verstel- 50 Strömung im Bereich maximaler Durchflußmengen
lung gegenüber der ganz geschlossenen Stellung. Bei entfällt.
dickeren Scheiben verschiebt sich das Maximum zu Femer sei noch auf die Vorteile hingewiesen, die
kleineren Öffnungswinkeln. sich aus der symmetrischen Ausbildung einer erfin-
Einige andere Momente, beispielsweise solche, die dungsgemäßen Klappenscheibe ergeben. Abgesehen
durch Stopfbuchsenreibung an der Welle oder durch 55 von dem nur geringen Strömungsverlust ist hier be-Nabenreibung
zwischen Welle und Gehäuse ent- sonders die Verminderung der Kavitationsgefahr stehen, können gewöhnlich vernachlässigt werden. hervorzuheben. Dies bewirkt, daß eine Drosselklappe
Der Erfindung lag nunmehr die Aufgabe zugrunde, gemäß der Erfindung mit beachtlich hohem Durchunter
Vermeidung der Nachteile bekannter Lösungen satz gefahren werden kann, ohne daß Beschädiguneine
verbesserte Drosselklappenscheibe zu schaffen, 60 gen auftreten können, d. h., daß das Leistungsgewicht
bei der in erster Linie das hydrodynamische Moment, einer erfindungsgemäßen Drosselklappe verringert
werden kann.
Die symmetrische Ausbildung der Drosselklappenscheibe hat weiterhin zur Folge, daß die Durchströmrichtung
durch eine Drosselklappe umkehrbar ist, sofern der äußere Durchmesser der Scheibe dem
inneren Durchmesser der Gehäusebohrung entspricht. Dabei ergeben sich in vorteilhafter Weise keine
fühlige Regelung bei großen Öffnungswinkeln, da — abgesehen von der voll geöffneten Stellung der
Klappenscheibe — die fischschwanzähnliche Regel-
das den größten Anteil aller auf die Scheibe einwirkenden Momente ausmacht, herabgesetzt und damit
die zum Verstellen der Scheibe erforderliche Kraft verringert wird.
Diese Aufgabe wird bei einer Drosselscheibe der eingangs erwähnten Art in überrraschend einfacher
Weise dadurch gelöst, daß die eine Hälfte der durch
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Änderungen in den Leistungsdaten der Drossel- und 32« mit den Flächen 30 und 32 sind Hohlkehlen
klappe. 40 (vorn) und 42 (hinten) gebildet. Kurz vor Er-
An Hand der Zeichnungen ist nachstehend ein be- reichen der Dichtkante 38 am unteren Scheibenrand
vorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beginnen die Vorder- und Rückseitenflächen wieder
erläutert. Dabei zeigt 5 zu konvergieren, und zwar bis zur unteren Dicht-
Fi g. 1 in perspektivischer Darstellung eine Dros- kante 38 hin. Diese konvergierenden Flächenteile
selklappe mit einer erfindungsgemäßen Drossel- sind mit 30 & (Vorderseite) und 32 b (Rückseite) beklappenscheibe,
von der der Strömungsrichtung ab- zeichnet. Sie konvergieren unter einem großen
gewandten Seite aus betrachtet, stumpfen Winkel so, daß sie mit einer Unterschnei-
Fig. 2 eine Ansicht der in Fig. 1 gezeigten Dros- io dung bzw. Versetzung (Fig. 4 und 5) auf die Dicht-
selklappenscheibe, ebenfalls von der der Strömungs- kante 38 treffen. Dadurch wird die Reibung beim
richtung abgewandten Seite aus gesehen, Dichten im Gehäuse 12 so gering wie möglich gehal-
Fig. 3 eine Ansicht der Drosselklappenscheibe ten und gleichzeitig ein gewisser Spielraum für die
gemäß Fi g. 2 von oben, Ausdehnung der Scheibe 18 im Bereich hoher Tem-
Fig. 4 eine Seitenansicht der Drosselklappen- 15 peraturengegeben.
scheibe gemäß Fig. 2, Wie Fig. 5 zeigt, werden durch die Flächenteile
Fig. 5 einen Querschnitt der Drosselklappen- 30a und 30& bzw. 32c und 32& auf der Vorderscheibe
gemäß Fig. 2, und Rückseite der Scheibe 18 rippenartige Vor-Fig. 6 eine graphische Darstellung zum Veran- Sprünge44 bzw. 46 gebildet, und durch die zur Zenschaulichen
der verbesserten Wirkungsweise der er- 20 tralebene der Scheibe im wesentlichen symmetrische
findungsgemäßen Drosselklappenscheibe. Ausbildung der beiden Rippen auf der Vorder- und
Die in Fig. 1 perspektivisch dargestellte und mit Rückseite entsteht an dem der Strömungsrichtung
dem Sammelbezugszeichen 10 bezeichnete Drossel- abgewandten Rand der Scheibe eine fischschwanzldappe
hat ein Gehäuse 12 mit einer kreisrunden artige Querschnittsform des Scheibenrandes. Diese
Durchflußöffnung 14. Am Umfang des Gehäuses 12 25 Form des Scheibenrandes ist das wichtigste Merkmal
sind mehrere Bohrungen 16 vorgesehen, die der Be- der vorliegenden Erfindung, weil durch sie eine
festigung des Gehäuses, z. B. in einer Rohrleitung, wesentliche Verringerung des hydrodynamischen
dienen. Momentes bei nur unwesentlich erhöhtem Strömungs-Innerhalb der Durchfiußöffnung 14 ist im Gehäuse widerstand (d. h. bei nur geringfügig verminderter
12 eine im ganzen kreisrunde Drosselldappenscheibe 30 Durchflußleistung) erzielt wird.
18 an einer drehbar gelagerten Welle 22 befestigt, so Von besonderer Bedeutung für die Verringerung
daß sie Drehbewegungen ausführen kann. Die des hydrodynamischen Momentes ist die Höhe der
Drosselklappenscheibe 18 ist in ihrer Umrißform rippenartigen Vorsprünge. Durch Versuche wurde
dem lichten Querschnitt der Durchflußöffnung 14 an- ermittelt, daß die günstigste Rippenhöhe gegenüber
gepaßt. In ihrem waagerechten Durchmesser ist sie 35 der durch die Dichtkanten der Scheibe gelegten Zenzu
einer Nabe 20 verstärkt, welche eine Bohrung 36 tralebene zwischen einem Drittel und etwas mehr als
(Fig. 2) zur Aufnahme der Welle 22 aufweist. Die der Hälfte der Nabenstärke der Scheibe 18 liegt, wobeiden
Enden der Welle 22 sind im Gehäuse 12 bei der erstere Wert gilt, wenn die Nabenstärke im
drehbar so gelagert, daß die Achse der Welle 22 mit Verhältnis zum Durchmesser der Scheibe groß ist
einem — in der Regel waagerechten — Durchmesser 40 (dicke Scheibe), der letztere, wenn die Nabenstärke
der Durchflußöffnung 14 zusammenfällt. An jedem im Verhältnis zum Durchmesser klein ist (dünne
Ende der Welle 22 sind geeignete Dichtungsmittel 23 Scheibe). Eine genaue Einhaltung dieser Werte ist
vorgesehen, um die Welle gegenüber dem Gehäuse jedoch nicht erforderlich, denn die Versuche haben
12 abzudichten. Bei dem in Fig. 1 gezeigten Aus- gezeigt, daß auch, wenn Höhe und Form der Rippen
führungsbeispiel sind die Lager 24 und 26 der Welle 45 innerhalb vernünftiger Grenzen verändert werden,
22 von der Gehäusewandung getrennt, so daß sie das hydrodynamische Moment immer noch kleiner
nicht mit dem durch die Durchflußöffnung 14 strö- ist als bei einer herkömmlichen Scheibe, ohne den
menden Medium in Berührung kommen können. Strömungswiderstand zu erhöhen.
Die wesentlichen Einzelheiten der in Fig. 1 ge- Von besonderer Wichtigkeit ist auch, wie die Verzeigten
Drosselldappenscheibe gehen am besten aus 50 suche zeigten, der Radius der beiden Hohlkehlen 40
den Fig. 2 bis 5 hervor. Die Klappenscheibe 18 ist, und 42. Nur wenn der Radius dieser beiden Hohlwie
Fig. 3 erkennen läßt, in bezug auf ihre Dreh- kehlen sehr Idein gehalten ist, wird der optimale Erachse
in der Richtung ihrer größten Ausdehnung folg erzielt.
nicht symmetrisch aufgebaut, sondern die Vorder- Als ein Beispiel, das jedoch die Anwendung der
seite 30 und die Rückseite 32 verlaufen von dem ver- 55 Erfindung keineswegs auf Scheiben dieser Größenstärkten
Nabenteil 20 aus nach oben, also in der bei Ordnung beschränken soll, werden nachstehend einige
geöffneter Stellung der Strömungsrichtung entgegen- Abmessungen einer Scheibe genannt, bei welcher sich
gerichteten Hälfte der Drosselklappenscheibe, strom- die erfindungsgemäße Ausführung besonders gut belinienförmig
konvergierend bis zur oberen Dichtkante währt hat:
34, während sie nach der entgegengesetzten, also der 60 Durchmesser der Schdbe 18 etwa 200 mm
Stromungsnchrung abgewandten Hälfte von dem Größte Stärke des Nabenteües 20 .... 46 mm
Nabenteil 20 aus zunächst ebenfalls konvergierend Brdte der Didltkailten 34 md 38 ... etwa 5 mm
verlaufen jedoch nur bis m die Nahe der unteren Radhjs m deQ Hohlkehlen 40 und 42 0,8 mm
Dichtkante 38. Dort beginnen die Flachen nach dem
Rand zu auf beiden Seiten der Klappenscheibe 18 zu 65 Die halbkreisförmigen Dichtkanten 34 und 38 bildivergieren.
Diese divergierenden Flächenteile sind den einen die Klappenscheibe 18 mit Ausnahme der
mit 30 a (Vorderseite) und 32 a (Rückseite) bezeich- beiden Öffnungen für die Welle 22 an ihrem gesamnet.
An den Übergangsstellen der Flächenteile 30 a ten Umfang umschließenden »Dichtring«. Dieser
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Dichtring ist der entsprechenden Dichtfläche in der aus bei zunehmendem Öffnungswinkel zunächst lang-Durchflußöffnung
14 des Gehäuses 12 angepaßt, um sam, strebt aber dann rasch einem ausgeprägten
bei Stellung der Scheibe 18 quer zur Strömungsrich- Spitzenwert (etwa 70 cmkp) bei einem Öffnungswinkel
tung eine vollständige Abdichtung der Drosselklappe von etwa 75 D zu, um anschließend schnell auf Null
zu bewirken. Die entsprechende Dichtfläche im Ge- 5 bei ganz geöffneter Scheibe abzufallen. Zur Ergänhäuse
12 kann durch Bearbeitung des Gehäuses selbst zung sei erwähnt, daß mit zunehmender Dicke der
oder durch Einbau einer besonderen Dichtungsanlage Nabe der Scheibe das Spitzenmoment bei kleineren
gebildet werden, die aus Gummi oder gummiähn- Öffnungswinkeln auftritt und daß bei einem bestimmlichem
Material wie Butadien-Acrylnitril-Copolymer ten Scheibendurchmesser eine dünne Klappenscheibe
oder Polychloropren bestehen kann oder auch aus io herkömmlicher Bauart ein höheres Spitzenmoment
einem hitzebeständigen Material, wenn die Drossel- ergibt als eine dickere Scheibe,
klappe für heiße Stoffe verwendet werden soll, wie Wie Kurve B zeigt, verläuft die Kurve des hydroz. B. heiße Verbrennungsgase, vorgewärmte Ver- dynamischen Moments bei einer erfindungsgemäßen brennungsluft oder heißes Gichtgas. Die besondere Klappenscheibe flacher als bei einer herkömmlichen Konstruktion dieser Dichtungsanlagen oder Ausklei- 15 Scheibe. Das Spitzenmoment tritt bei etwa 70c Öffdungen bildet keinen Gegenstand der vorliegenden nungswinkel auf und beträgt nur etwa 33 cmkp. Es Erfindung. ist noch geringer als das Moment nach Kurve A bei
klappe für heiße Stoffe verwendet werden soll, wie Wie Kurve B zeigt, verläuft die Kurve des hydroz. B. heiße Verbrennungsgase, vorgewärmte Ver- dynamischen Moments bei einer erfindungsgemäßen brennungsluft oder heißes Gichtgas. Die besondere Klappenscheibe flacher als bei einer herkömmlichen Konstruktion dieser Dichtungsanlagen oder Ausklei- 15 Scheibe. Das Spitzenmoment tritt bei etwa 70c Öffdungen bildet keinen Gegenstand der vorliegenden nungswinkel auf und beträgt nur etwa 33 cmkp. Es Erfindung. ist noch geringer als das Moment nach Kurve A bei
Im Nabenteil 20 können Bohrungen 21 vorgesehen 60: Öffnungswinkel. Allgemein wird durch die Erfin-
werden, um die Welle 22 mit Hilfe von Konusstiften dung das größte auftretende hydrodynamische Mo-
in dem Nabenteil 20 zu befestigen. Durch Drehen 20 ment auf 30 bis 50 0Zn des bei herkömmlichen Klap-
der Welle 22 im Uhrzeigersinn wird, wie F i g. 1 zeigt, penscheiben auftretenden Moments gesenkt,
die Dichtkante 34 der Strömungsrichtung entgegen Scheiben mit anderen Querschnittsverhältnissen
und die Dichtkante 38 in umgekehrter Richtung be- (Verhältnis zwischen Nabenstärke und Scheiben-
wegt und mit dem gegenüber der senkrechten Stel- durchmesser) erfordern eine etwas andere Quer-
lung der Klappenscheibe 18 zunehmenden Öffnungs- 25 Schnittsgestaltung als die in den Zeichnungen dar-
winkel die Strömung freigegeben. gestellte, jedoch ist die fischschwanzartige Ausbildung
Um die Bedeutung der Erfindung zu veranschau- des der Strömungsrichtung abgewandten Teiles des
liehen, ist in F i g. 6 ein Schaubild dargestellt, welches Scheibenrandes stets der in der Zeichnung dargestell-
das auf die Klappenscheibe wirkende hydrodyna- ten ähnlich. Klappenscheiben mit einem bestimmten
mische Moment (in cmkp) in Abhängigkeit vom Öff- 30 Querschnittsverhältnis, aber verschiedenen Durch-
nungswinkel der Scheibe zeigt, und zwar einmal für messern unterscheiden sich nur maßstäblich, d. h„
eine Klappenscheibe herkömmlicher Bauart und etwa sie sind sich geometrisch ähnlich.
100 mm Durchmesser (Kurvet) und zweitens für In jedem Fall tritt durch die erfindungsgemäße
eine gleich große Scheibe, bei der die Erfindung be- Ausbildung der Klappenscheibe eine erhebliche Ver-
rücksichtigt ist (Kurve B). Alle in diesem Schaubild 35 ringerung der größten auftretenden hydrodynamischen
dargestellten hydrodynamischen Momente sind posi- Momente ein, so daß — hauptsächlich bei Drossel-
tiv, d. h., sie suchen die Scheibe zu schließen. klappen größerer Abmessungen — die zum Ver-
Wie Kurve A zeigt, steigt das hydrodynamische stellen der Scheibe erforderlichen elektrischen oder
Moment bei einer herkömmlichen Klappenscheibe mechanischen Einrichtungen kleiner gehalten und
von der geschlossenen Stellung (Öffnungswinkel Null) 40 somit Kosten eingespart werden können.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Drosselklappenscheibe, deren Oberflächen angeordneten Nabenteil weitgehend abdecken,
symmetrisch zum Mittelpunkt der Scheibe nach 5 Drosselklappen dienen zum Absperren bzw. zum außen gewölbt sind und den zur Aufnahme der Steuern oder Regem strömender flüssiger oder gas-Drehachse im Mittelpunkt und in der Scheiben- förmiger Medien. Sie bestehen üblicherweise aus ebene angeordneten Nabenteil weitgehend ab- einem Gehäuse mit einer meist kreisrunden Durchdecken, dadurch gekennzeichnet, daß flußöffnung für das strömende Medium und einer in die eine Hälfte der durch die Drehachse in zwei io dem Gehäuse quer zur Strömungsrichtung, meist Hälften geteilten Scheibe (18) zum Scheibenrand waagerecht gelagerten Welle, auf welcher die in ihrer hin im Querschnitt fischschwanzähnlich und sym- Form der Durchflußöffnung angepaßte Drosselklapmetrisch zur Scheibenebene ausgebildet ist, indem penscheibe befestigt ist, die mit der Welle um deren die gewölbten Oberflächen (30, 32) in der Nähe Achse schwenkbar ist, so daß sie bei Stellung pardes Scheibenrandes (38) in nach außen divergie- 15 allel zur Strömungsrichtung den Strom des Mediums rende Flächen (30 a, 32 a) und kurz vor Erreichen freigibt, mit zunehmender Drehung drosselt und bei des Scheibenrandes in zum Scheibenrand hin Stellung quer zur Strömungsrichtung ganz absperrt, konvergierende Flächen (30 δ, 32 δ) übergehen. Durch Drosselung wird also der Druck in einer
symmetrisch zum Mittelpunkt der Scheibe nach 5 Drosselklappen dienen zum Absperren bzw. zum außen gewölbt sind und den zur Aufnahme der Steuern oder Regem strömender flüssiger oder gas-Drehachse im Mittelpunkt und in der Scheiben- förmiger Medien. Sie bestehen üblicherweise aus ebene angeordneten Nabenteil weitgehend ab- einem Gehäuse mit einer meist kreisrunden Durchdecken, dadurch gekennzeichnet, daß flußöffnung für das strömende Medium und einer in die eine Hälfte der durch die Drehachse in zwei io dem Gehäuse quer zur Strömungsrichtung, meist Hälften geteilten Scheibe (18) zum Scheibenrand waagerecht gelagerten Welle, auf welcher die in ihrer hin im Querschnitt fischschwanzähnlich und sym- Form der Durchflußöffnung angepaßte Drosselklapmetrisch zur Scheibenebene ausgebildet ist, indem penscheibe befestigt ist, die mit der Welle um deren die gewölbten Oberflächen (30, 32) in der Nähe Achse schwenkbar ist, so daß sie bei Stellung pardes Scheibenrandes (38) in nach außen divergie- 15 allel zur Strömungsrichtung den Strom des Mediums rende Flächen (30 a, 32 a) und kurz vor Erreichen freigibt, mit zunehmender Drehung drosselt und bei des Scheibenrandes in zum Scheibenrand hin Stellung quer zur Strömungsrichtung ganz absperrt, konvergierende Flächen (30 δ, 32 δ) übergehen. Durch Drosselung wird also der Druck in einer
2. Drosselklappenscheibe nach Anspruch 1, Strömung abgesenkt und die Strömungsgeschwindigdadurch
gekennzeichnet, daß die Vorder- und 20 keit bis zum engsten Querschnitt erhöht. In der anRückseiten
(30 bzw. 32) im wesentlichen symme- schließenden Erweiterung verwirbelt die Strömung,
trisch zu einer durch die Achse der Welle (22) Infolge der dabei auftretenden Verluste wird somit
und durch den Scheibenrand (34 bzw. 38) geleg- bei einer Drosselung ganz allgemein die nutzbare
ten Ebene verlaufen. Energie vermindert.
3. Drosselklappenscheibe nach Anspruch 1 25 Man unterscheidet nun Drosselungen, bei denen
und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vom ver- die Energieminderung bei voller Öffnung des Drosselstärkten
Nabenteil (20) aus in Richtung auf den organs möglichst klein sein soll, die also nur in den
der Strömungsrichtung abgewandten Teil (38) des Zwischenstellungen als Drossel wirken sollen (z.B.
Scheibenrandes zunächst konvergierenden Schei- Regelventil), und Drosselungen, die auf Energiebenflächen
(30 bzw. 32) mit einem relativ kleinen 30 entwertung abgestellt sind (z. B. Druckminderventil).
Übergangsradius in der Größenordnung von Eine Drosselklappe mit einer bekannten Klappen-1
Millimeter oder kleiner in die inneren, zum scheibe der eingangs erwähnten Art besitzt bei voller
Scheibenrand divergierenden Flächen (30 a bzw. Öffnung einen geringen Strömungswiderstand und
32 a) der Rippen (44 bzw. 46) übergehen. somit einen nur geringen Druckverlust.
4. Drosselklappenscheibe nach Anspruch 1 35 Eine solche Drosselklappe besitzt jedoch den
bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren, Nachteil, daß in den Zwischenstellungen zwischen
zum Scheibenrand (38) konvergierenden Flächen »voll geöffnet« und »ganz geschlossen« durch das
(30 & bzw. 32 δ) der Rippen (44 bzw. 46) unter strömende Medium ein relativ hohes hydrodynaeinem
sehr stampfen Winkel konvergieren, ohne misches Moment auf die Drosselklappenscheibe ausjedoch
ganz senkrecht auf einer durch die Wellen- 40 geübt wird, was erhebliche Verstellkräfte und somit
achse und die Scheibenränder gelegten Ebene zu — bei einer bevorzugt in Frage kommenden elekstehen.
trischen oder hydraulischen Verstellung — hohe
5. Drosselklappenscheibe nach Anspruch 1 Kosten für die hierzu erforderlichen kräftigen Verbis
4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen Stelleinrichtungen zur Folge hat.
(44 bzw. 46) auf beiden Seiten der durch die 45 Die hohen Klappen-Verstellkräfte sollen bei einer
Wellenachse (22) und die Scheibenränder (34 anderen bekannten Drosselklappe durch Verwendung
bzw. 38) gelegten Ebene eine Höhe erreichen, die einer schraubenförmig verdrillten Klappenscheibe
etwa einem Drittel bis- der Hälfte der größten herabgesetzt werden. Wesentliche Nachteile dieser
Dicke des nabenartigen Mittelteiles (20) der bekannten Klappenscheibe bestehen jedoch darin,
Drosselklappenscheibe entspricht. 50 daß die Verdrillung bei voll geöffneter Drosselklappe
6. Drosselklappenscheibe nach Anspruch 1 eine Drehung der Strömung und damit zusätzliche
bis 5, wobei der Rand der Drosselklappenscheibe Strömungsverluste verursacht und außerdem im Bean
ihrem gesamten Umfang als Dichtkante aus- reich großer Öffnungswinkel keine ausreichend feingebildet und in seiner Form einer entsprechenden fühlige Regelung ermöglicht, da sich die Regelkante
Dichtfläche im Gehäuse angepaßt ist, so daß bei 55 im Strömungsschatten der Scheibe befindet.
Stellung der Drosselklappenscheibe quer zur Für eine auf Energieauswertung abgestellte und Strömungsrichtung die Strömung durch das Dros- damit bereits in der Grundkonzeption von der Erfinselklappenventil abgesperrt ist, dadurch gekenn- dung abweichende Drosselklappe ist auch bereits zeichnet, daß die äußeren Flächen (30 δ bzw. eine Klappenscheibe mit flach ausgebildeten und zu-32 δ) der Rippen (44 bzw. 46) gegenüber der 60 einander angewinkelten Hälften bekannt, wobei eine Dichtkante (38) etwas nach innen versetzt sind. Hälfte einen etwa senkrecht zur Oberfläche der
Stellung der Drosselklappenscheibe quer zur Für eine auf Energieauswertung abgestellte und Strömungsrichtung die Strömung durch das Dros- damit bereits in der Grundkonzeption von der Erfinselklappenventil abgesperrt ist, dadurch gekenn- dung abweichende Drosselklappe ist auch bereits zeichnet, daß die äußeren Flächen (30 δ bzw. eine Klappenscheibe mit flach ausgebildeten und zu-32 δ) der Rippen (44 bzw. 46) gegenüber der 60 einander angewinkelten Hälften bekannt, wobei eine Dichtkante (38) etwas nach innen versetzt sind. Hälfte einen etwa senkrecht zur Oberfläche der
Klappenscheibe vorstehenden Rand aufweist. Die sich auf Grund dieser Ausbildung ergebenden Nach-
teile der bekannten Klappenscheibe sind darin zu
65 sehen, daß diese Klappenscheibe in der voll geöffneten Stellung einen erheblichen Strömungswiderstand
Die Erfindung betrifft eine für eine Drosselklappe erzeugt und eine feinfühlige Regelung im Bereich
bestimmte Drosselklappenscheibe, deren Oberflächen großer Öffnungswinkel nahezu vollständig aus-
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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DE (1) | DE1600764B1 (de) |
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