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Die Erfindung bezieht sich auf eine Drosselklappe mit im rohrförmigen
Gehäuse um 90° schwenkbarer Klappenscheibe, in deren Umfang ein Dichtungsring mit
etwa rechteckigem Querschnitt eingebettet ist und mit einem an der Gehäuseinnenwand
vorgesehenen ringförmigen Sitz, dessen der Klappenscheibe zugewandte Seite aus zwei
im Querschnitt gesehen unter einem stumpfen Winkel zueinander stehenden Rotationsflächen
besteht, die sich auf einer kreisringförmigen Kante treffen.
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Bei einer bekannten Drosselklappe dieser Art ist am Umfang der schwenkbaren
Klappenscheibe als Dichtungsring sowohl ein Metalldichtring vorgesehen, der in einer
am Umfang der Klappenscheibe befindlichen Nut mittels ringausschnittförmiger nachstellbarer,
seitlicher Druckstücke gehalten wird und der rotationssymmetrisch zur Klappenachse
angeordnet ist, als auch eine zusätzliche Dichtung aus elastischem Werkstoff, die
in beiden Durchflußrichtungen in der Schließstellung der Drosselklappe durch das
Durchflußmittel jeweils in einen zwischen einer der Rotationsflächen des ringförmigen
Sitzes an der Gehäuseinnenwand und dem Metalldichtring vorhandenen konischen Spalt
eingepreßt wird. Sowohl der Metalldichtring als auch die zusätzliche Dichtung aus
elastischem Werkstoff ist derart unterteilt, daß sich die Dichtringkombination im
oberen Teil der Klappenscheibe beim Schließen der Klappe an die eine der Rotationsflächen
anlegt, während die Dichtringkombination in der unteren Hälfte der Klappenscheibe
innerhalb der am Umfang der Klappenscheibe angeordneten Nut seitlich versetzt ist
und beim Schließen der Drosselklappe zur Anlage an die untere Hälfte der anderen
Rotationsfläche gelangt. Diese Unterteilung ist bei der bekannten Konstruktion notwendig,
um die Drosselklappe öffnen und schließen zu können.
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Das Einpressen der elastischen Dichtung in den konischen Spalt, der
zwischen der einen der beiden Rotationsflächen und dem Metalldichtring gebildet
ist, verursacht eine ungünstige Quetsch- und Reibbeanspruchung der äußeren Lippe
des elastischen Dichtringes. Da eine Zentrierung der Klappenscheibe gegenüber dem
Gehäusesitz gewöhnlich schwierig ist und die bei der bekannten Drosselklappe vorhandene
Nachstellbarkeit der Druckstücke von vornherein keine einwandfreie Zentrierung der
Lage des elastischen Dichtungsringes gegenüber einem bestimmten Abschnitt der zugehörigen
Rotationsfläche in der Schließstellung der Drosselklappe zuläßt, ist der auf die
elastische Dichtung ausgeübte Druck verhältnismäßig variabel und verursacht beim
Öffnen oder Schließen der Drosselklappe eine weitere entsprechend hohe Reibbeanspruchung
der elastischen Dichtung.
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Bei dem bekannten Dichtring ist vorgesehen, daß die Drosselklappe
auch bei Änderung der Druckrichtung abdichten kann. In diesem Fall wird die äußere
Dichtlippe des elastischen Dichtungsringes in den konischen Raum zwischen dem elastischen
Dichtungsring und dem Gehäusesitz gepreßt. Auch diese Beanspruchung verursacht eine
schädliche Quetsch-und Reibbeanspruchung des elastischen Dichtungsringes. Außerdem
besteht noch die Gefahr, daß der Ring unter ungünstigen Umständen durch den Spalt
zwischen der kreisringförmigen Kante und den Druckstücken hindurchgeblasen wird.
Die bekannte Ausführung weist infolgedessen einen komplizierten sowie störanfälligen
Aufbau im Bereich der Dichtelemente auf.
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Auch bei anderen bekannten Ausführungen von Drosselklappen, bei denen
der Gehäusesitz im Querschnitt entweder trapezförmig oder gewölbt ausgebildet ist,
hat sich gezeigt, daß infolge einer mangelnden Zentrierung des Dichtungsringes gegenüber
dem Gehäusesitz, die im allgemeinen auf die Art der Anbringung des Ringes an der
Klappenscheibe zurückzuführen ist, der Dichtungsring auf Grund einer zu großen mechanischen
Beanspruchung beim Öffnen und Schließen der Drosselklappe aus seiner Halterung an
der Klappenscheibe leicht herausgerissen werden kann.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Drosselklappe
zur Verlängerung der Lebensdauer des Dichtringes und damit zur Erreichung einer
möglichst langen Betriebsdauer ohne erheblichen Fertigungs- und Montageaufwand sowie
ohne Anwendung einer komplizierten und störanfälligen Konstruktion so auszubilden,
daß eine zu große Reibung zwischen dem Dichtungsring und dem Gehäusesitz vermieden
wird und daß der Dichtungsring aus seiner Halterung an der Klappenscheibe nicht
herausgerissen werden kann.
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Als Lösung ist erfindungsgemäß eine Drosselklappe vorgesehen, die
dadurch gekennzeichnet ist, daß die in Richtung der längeren Rechteckseite verlaufende
Symmetrieachse des Querschnitts des Dichtungsringes die Mantellinie eines Kegels
bildet, die in der Schließstellung der Drosselklappe Halbierende des stumpfen Winkels
zwischen den beiden Rotationsflächen des Sitzes ist und die durch den Schnittpunkt
der Längsachse des Gehäuses mit der Drehachse der Klappenscheibe verläuft.
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Die erfindungsgemäße Ausbildung der Drosselklappe läßt eine vollkommene
Abdichtung bei einfacher Konstruktion des Klappenaufbaus zu. In der Schließstellung
der Drosselklappe gehen - im Querschnitt gesehen - die Verbindungslinien zwischen
der Drehachse der Klappenscheibe und dem Kantenpunkt zwischen den beiden Rotationsflächen
durch die Längsmittelachse des Dichtungsringes und bilden außerdem die Winkelhalbierende
des stumpfen Winkels zwischen den beiden Rotationsflächen. Dadurch erreicht man
in der Schließstellung, in der die Mantelfläche des Dichtungsringes gegen beiderseits
der kreisförmigen Kante liegende Kontaktflächen gedrückt wird, daß ein gleichmäßiger
radialer Druck auf den Dichtungsring ausgeübt wird.
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Die Drosselklappe dichtet nach beiden Seiten hin in genau der gleichen
Weise ab, nämlich dadurch, daß die der Druckseite zugewandte Ringhälfte in den -
im Querschnitt gesehen - konischen Spalt zwischen dem Dichtungsring selbst und den
bis zur kreisringförmigen Kante schräg verlaufenden Rotationsfläche gedrückt wird.
Die erfindungsgemäße Konstruktion ergibt die Möglichkeit, auf eine Unterteilung
des Dichtungsringes, wie bei der bekannten Drosselklappe erforderlich, zu verzichten;
der Dichtungsring verläuft vielmehr endlos in der gleichen zur Rohrlängsachse senkrechten
Ebene. Dadurch vereinfachen sich von vornherein die Zentrierungsprobleme. Durch
die erfindungsgemäße Anordnung des Dichtungsringes in der Schließstellung gegenüber
den beiden Rotationsflächen und gegenüber der Drehachse der Klappenscheibe wird
die zur Abdichtung notwendige Kontaktfläche zwischen dem Dichtungsring
und
dem Gehäusesitz so gering wie möglich gehalten. Da außerdem bereits eine geringfügige
Schwenkbewegung beim öffnen der Drosselklappe genügt, um den Reibungsdruck zwischen
dem Dichtring und dem Gehäusesitz zu vermindern, wird die Reibung zwischen dem Dichtungsring
und dem Gehäusesitz gegenüber bekannten Ausführungen stark reduziert.
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Die in Richtung der längeren Rechteckseite verlaufende Symmetrieachse
des Querschnitts des Dichtungsringes bildet die Mantellinie eines stumpfen Kegels,
dessen Öffnungswinkel Werte bis 180° annehmen kann. Im letzteren Fall verläuft die
durch die kreisringförmige Kante aufgespannte Ebene unmittelbar durch die Drehachse
der Klappenscheibe. Ganz gleich, welche Größe der Öffnungswinkel des stumpfen Kegels
im Bereich bis 180° aufweist, in jedem Fall wird der Dichtungsring in radialer sowie
in der Weise, daß die Längsmittelachse - im Querschnitt gesehen - des Dichtungsringes
als Winkelhalbierende durch die Kante zwischen den Rotationsflächen verläuft, gegen
die Kante bzw. die beiderseits neben dieser gelegenen Kontaktflächen des Gehäusesitzes
gedrückt. Die radiale Kompression des Ringes bewirkt eine hervorragende Abdichtung.
Der Andruck des Dichtringes an die kreisringförmige Kante und an die beiderseits
derselben gelegenen Kontaktflächen kann begrenzt bleiben und läßt sich genau bemessen.
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Die Reibung zwischen dem Dichtring und dem Gehäusesitz wird bei ausgezeichneter
Abdichtung auch dadurch herabgesetzt, daß der Kontakt zwischen dem Dichtungsring,
dessen Umfangsfläche sich während der Drehung der Drosselklappe auf einer Kugelbahn
bewegt, und dem Gehäusesitz, dessen kreisringförmige Kante annähernd auf dieser
Kugelbahn - in Wirklichkeit auf einer Kugelbahn von etwas kleinerem Durchmesser
- liegt, leicht herzustellen ist. Die tangentialen Reibungsbeanspruchungen auf der
Kugelbahn werden auf einen sehr geringen Wert herabgesetzt. Es ist keine radiale
Komponente der Reibungsbeanspruchungen vorhanden, die Kräfte auf den Dichtungsring
ausüben können, unter deren Einwirkung der Dichtungsring aus seiner Halterung an
der Klappenscheibe herausgerissen werden kann. Demzufolge bleibt bei der erfindungsgemäßen
Drosselklappe der Dichtungsring auch nach längerem Gebrauch fest im Umfang der Klappenscheibe
eingebettet.
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Eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Drosselklappe ist dadurch
gekennzeichnet, daß die eine Rotationsfläche des ringförmigen Sitzes Teil eines
Zylinders, die andere Teil eines Kegels ist.
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Eine sichere Befestigung des Dichtungsringes und gleichzeitig eine
gute Zentrierung desselben gegenüber dem Gehäusesitz wird erfindungsgemäß dadurch
erreicht, daß die Umfangsnut zur Aufnahme des Dichtungsringes zum Teil in der Klappenscheibe,
zum Teil in einem mit der Klappenscheibe verbindbaren Deckel vorgesehen ist, der
Boden des im Deckel befindlichen Teiles der Nut als Zentriervorsprung ausgebildet
ist und daß zwischen dem Boden des in der Klappenscheibe befindlichen Teiles der
Nut und der inneren Umfangsfläche des Dichtungsringes ein radiales Spiel vorhanden
ist.
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Nach einer erfindungsgemäßen Weiterbildung ist vorgesehen, daß der
Deckel mit Vorrichtungen zu seiner vollkommenen Zentrierung gegenüber dem Sitz ausgerüstet
ist. Dadurch erreicht man eine noch genauere Bemessung der Lage des Dichtungsringes
gegenüber dem Gehäusesitz und damit einen noch gleichmäßigeren Anpreßdruck des Dichtungsringes
in der Schließstellung.
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Eine besonders sichere Halterung des Dichtungsringes ist dadurch gekennzeichnet,
daß die Seitenwände der im Umfang der Klappenscheibe und des Deckels vorgesehene
Nut konzentrische Riefen aufweisen.
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Die erfindungsgemäße Drosselklappe läßt viele Anwendungsmöglichkeiten
zu, sie läßt sich beispielsweise in Leitungen für Flußwasser, Trinkwasser, Meerwasser,
Industriewasser, Abwäser, Sole, Erdöl usw. einsetzen.
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Die Erfindung wird nachstehend an Hand von Ausführungsbeispielen mit
Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt F i g. 1 eine
Seitenansicht einer ersten Ausführungsform einer Drosselklappe im Schnitt, F i g.
2 eine Vorderansicht eines Teils der Drosselklappe von F i g. 1 von der Linie 2-2
von F i g. 1 aus, F i g. 3 eine Seitenansicht eines für die Drosselklappe nach F
i g. 1 und 2 verwendeten Dichtungsringes in entspanntem Zustand im Schnitt, F i
g. 4 eine Teilansicht von F i g. 1 zur Darstellung der Eingriffsverhältnisse und
der Befestigung des Dichtungsringes von F i g. 3 gegenüber einem Gehäusesitz in
der Schließstellung der Drosselklappe, F i g. 5 eine schematische Darstellung zur
Veranschaulichung der geometrischen Verhältnisse an einer Drosselklappe nach F i
g. 1, F i g. 6 eine Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform einer Drosselklappe,
F i g. 7 eine F i g. 5 entsprechende schematische Ansicht zur Veranschaulichung
der geometrischen Verhältnisse bei einer Drosselklappe entsprechend der in F i g.
6 dargestellten Ausführungsform.
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Bei dem in F i g. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel ist ein
rohrförmiges Gehäuse 1 vorgesehen, das einen Anschlußflansch 1 a aufweist und dessen
Längsmittelachse mit X-X gekennzeichnet ist. An der Innenwandung des Gehäuses ist
ein Sitz 2 für eine Drosselklappe ausgebildet, dessen der Drosselklappe zugewandte
Seite aus zwei im Querschnitt gesehen unter einem stumpfen Winkel x (vgl. F i g.
5) zueinander stehenden Rotationsflächen 3, 4 besteht. Bei diesem Ausführungsbeispiel
ist eine Rotationsfläche 3 zylindrisch und die. andere 4 als Teil eines Kegels ausgebildet.
Beide Rotationsflächen treffen sich längs einer kreisringförmigen Kante 5.
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Die Drosselklappe besteht aus zwei miteinander befestigten scheibenförmigen
Teilen, nämlich aus der eigentlichen Klappenscheibe 6 und einem zu dieser
konzentrisch angeordneten Deckel 7. Die Klappenscheibe 6 ist auf eine
drehbare Welle 8 aufgekeilt, deren Drehachse Y-Y rechtwinklig zu der Längsmittelachse
X-X des Gehäuses verläuft und diese im Punkt O schneidet. Die Drehachse Y-Y der
Drosselklappe liegt nicht in der von der kreisringförmigen Kante 5 gebildeten Schließebene,
sondern ist dieser gegenüber in Richtung auf den Abschlußflansch 1 a hin
versetzt, so daß - im Querschnitt gesehen - die Verbindungslinien zwischen dem oberen
und dem unteren Teil der Kante 5 und dem Schnittpunkt O ein Dreieck mit zwei gleichen
Seiten und einem von diesen eingeschlossenen stumpfen Winkel bilden.
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Am Umfang der Klappenscheibe 6 verläuft eine von dem Deckel
7 und der Klappenscheibe 6 gemeinsam
gebildete Umfangsnut 9 zur
Aufnahme eines Dichtungsringes 16. Die Anordnung der Umfangsnut 9 ist so getroffen,
daß ihre Längsmittelachse - im Querschnitt gesehen - in der Schließstellung der
Drosselklappe auf der Verbindungslinie zwischen der kreisringförmigen Kante 5 und
dem Schnittpunkt O liegt. Infolgedessen weist die Nut 9 scheibenseitig eine schräg
verlaufende Flanke 9 a und deckelseitig eine entsprechend schräg verlaufende Flanke
11 a auf. Infolgedessen bildet die in Richtung der längeren Rechteckseite verlaufende
Symmetrieachse Z-Z des Querschnitts des Dichtungsringes 16 die Mantellinie
eines Kegels. Diese ist in der Schließstellung der Drosselklappe Halbierende des
stumpfen Winkels x zwischen den beiden Rotationsflächen 3, 4 des Gehäusesitzes 2.
Außerdem verläuft sie durch den Schnittpunkt O der Längsachse X-X des Gehäuses 1
mit der Drehachse Y-Y der Klappenscheibe 6.
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Der mit 11 bezeichnete deckelseitige Teil der Umfangsnut (vgl.
F i g. 4) ist am Boden von einem kreisringförmigen Zentriervorsprung 12 begrenzt.
Sowohl die deckelseitige Flanke 11 a als auch die scheibenseitige Flanke
9 a weist ringförmige Riefen 10 auf.
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Die Klappenscheibe 6 und damit deren Umfangsnut 9 erhalten
auf Grund der Welle 8 und der entsprechenden Gehäusebohrung für diese Welle
eine bestimmte Lage gegenüber dem Gehäusesitz 2. Damit auch der Deckel 7 und damit
dessen Umfangsnut 11
gegenüber dem Sitz 2 entsprechend zentriert wird, nimmt
man eine Zentrierung des Deckels 7 gegenüber der Klappenscheibe 6 mittels Zentnerstiften
13 vor. Diese sind, wie beispielsweise aus F i g. 4 in Verbindung mit F i g. 2 hervorgeht,
in entsprechende Zentrierlöcher 13a eingesetzt, die in kreisringförmiger
Verteilung in dem Deckel ? und in der Klappenscheibe 6 angeordnet sind. Mittels
Befestigungsschrauben 14 wird der Deckel 7 auf der Klappenscheibe
6 befestigt. Der zur Bestimmung der Breite der Umfangsnut 9, 11 erforderliche Abstand
zwischen der Klappenscheibe 6 und dem Deckel 7 ist durch Abstandsschrauben
15 einstellbar. Der in der Umfangsnut 9, 11 zwischen dem Deckel
7 und der Klappenscheibe 6 eingesetzte Dichtungsring 16 besteht vorzugsweise
aus Hartkautschuk mit einer Shorehärte von größenordnungsmäßig beispielsweise 80°.
Wie man aus F i g. 3 erkennen kann, ist der mittlere Querschnitt des im freien Zustande
flachen Dichtungsringes 16 nahezu rechteckig. Die Mantelfläche 16a des Ringes ist
jedoch nach außen gewölbt. Der Innendurchmesser des Ringes ist etwas kleiner als
der entsprechende Durchmesser des Zentriervorsprunges 12 des Deckels
7, auf den er aufgespannt werden soll, jedoch andererseits wesentlich größer
als der entsprechende Durchmesser des Bodens der scheibenseitigen Umfangsnut 9 a,
so daß dadurch ein radiales Spiel j (vgl. F i g. 4) zwischen der Innenfläche des
Dichtungsringes 16 und der entsprechenden Gegenfläche der Klappenscheibe
6 entsteht.
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Wie aus den F i g. 1 bis 4 ersichtlich ist, nimmt der ursprünglich
flache Dichtungsring 16, wenn er i auf der Drosselklappe montiert ist, die
Gestalt eines kegelstumpfförmigen Ringes an. Nach der Montage des Deckels 7 auf
der Klappenscheibe 6 mittels der Zentrierstifte 13 wird der zunächst vom Deckel
7 getragene Ring 16 zwischen der Klappenscheibe 6 und dem Deckel ?
durch Anziehen der Befestigungsschrauben 14 zusammengepreßt. Das Maß der
Zusammenpressung und der Verspannung des Dichtringes wird durch eine entsprechende
Einstellung der Abstandsschrauben 15 genau bemessen. Die Halterung des Ringes
ist durch die Riefen 10 besonders fest. In dieser Lage bildet die in Richtung
der längeren Rechteckseite verlaufende Symmetrieachse Z-Z des Querschnitts des Dichtungsringes
die Mantellinie eines Kegels, die durch den Schnittpunkt O verläuft und außerdem
den stumpfen Winkel x halbiert.
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Die gewölbte Mantelfläche 16a des Ringes springt geringfügig
über den Umfang der Klappenscheibe 6 und des Deckels 7 vor. Der Ringdurchmesser
ist in zusammengedrücktem Zustand größer als der der kreisringförmigen Kante 5 des
Sitzes 2.
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Die Wirkungsweise der vorstehend beschriebenen Ausführungsform der
Drosselklappe ist wie folgt: In geschlossener Stellung der Drosselklappe bilden
die Außenflächen der Klappenscheibe 6 eine gegenüber der Längsmittelachse X-X des
rohrförmigen Gehäuses 1 konzentrische Mantelfläche eines stumpfen Kegels,
und der Deckel 7 erstreckt sich rechtwinklig zur Achse X-X. In dieser Stellung
wird der Ring 16
genau in radialer Richtung an die Innenkante 5 des Sitzes
2 angedrückt, und das heißt, die den Andruck bewirkende Kraft verläuft in
Richtung der Symmetrieachse der längeren Rechteckseite des Querschnitts des Dichtungsringes.
Diese radiale Kompression des Ringes gewährleistet eine sichere Abdichtung, die
je nach dem Grad des Anpreßdruckes im Bereich von einigen Bar bis zu 20 Bar liegen
kann.
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Die Breite der Kontaktzone zwischen dem Ring 16
und dem Gehäusesitz
2, die die Form einer stumpfwinkligen sowie V-förmigen Nut mit den Seitenflächen
rn und n (vgl. F i g. 4) aufweist, soll möglichst gering sein, um die Reibung
beim Öffnen und Schließen der Drosselklappe auf ein Mindestmaß zu beschränken. Demzufolge
muß der radiale, den Kontakt herstellende Andruck des Ringes 16 an die kreisringförmige
Kante 5 begrenzt bleiben und genau zu bemessen sein. Diese Voraussetzungen sind
durch die Einstell- und Zentriermöglichkeiten der beschriebenen Drosselklappe gegeben.
Die Reibung des Ringes 16 an dem Gehäusesitz 2 beim Drehen der Drosselklappe
um die Achse Y-Y längs der ringförmigen Seitenflächen m, n, längs derer der
Eingriff des Ringes mit dem Sitz erfolgt, ist auf Grund der Genauigkeit des Eingriffs
sowie durch die nachfolgend beschriebenen Bedingungen auf ein Mindestmaß beschränkt.
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Beim öffnen der Drosselklappe löst sich nämlich der Dichtungsring
16 sofort von dem Sitz 2 und insbesondere von den Seitenflächen
m, n, um sich nach beiden Seiten der kreisringförmigen Kante 5 hin auszudehnen.
Sobald beim Öffnen der Drosselklappe der Ring 16 eine Bewegung gegenüber
der Kante 5 ausführt, nämlich zu Beginn der Drehbewegung der Drosselklappe,
wird der Abstand zwischen den Umfangsflächen der Klappenscheibe 6 und des Deckels
7 und dem Sitz größer. Demzufolge entspannt sich der Ring 16 leicht, wobei sogar
die gewölbte Umfangskante 16 a durch ihr Zusammenwirken mit den Rotationsflächen
3, 4 des Gehäusesitzes 2 infolge der Elastizität des Ringmaterials die Öffnung der
Drosselklappe und damit die Einleitung der Drehung derselben noch unterstützt. Dadurch
vermindert sich die infolge des Anpreßdruckes des Dichtungsringes beim Bewegen der
Drosselklappe entstehende Reibung sofort bei Einleitung der Drehbewegung derselben.
Umgekehrt
kommt der Ring 16 beim Schließen der Drosselklappe allmählich zunehmend zur Anlage
an die Rotationsflächen 3 und 4 und wird so fortschreitend zusammengedrückt.
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Während einer Drehbewegung der Drosselklappe beschreibt die gewölbte
Mantelfläche 16 a des Ringes, wie aus den F i g. 1 und 5 in strichpunktierten Linien
hervorgeht, eine Kugelbahn S mit dem Mittelpunkt O. Diese Kugelbahn verläuft annähernd
durch die kreisringförmige Kante 5 des Sitzes 2. Im Zuge dieser Drehbewegungen verbleiben
- im Querschnitt gesehen - immer zwei Punkte des Ringes 16, nämlich die Schnittpunkte
der durch diese Kante und den äußeren Vorsprung der gewölbten Mantelfläche 16 a
gebildeten Kreise in Kontakt mit der kreisringförmigen Kante 5.
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Die Größe der Kontaktfläche zwischen dem Dichtungsring 16 und
dem Gehäusesitz 2 ist insbesondere wegen der Ausbildung der kreisringförmigen
Kante 5 und der beiderseits derselben angeordneten Rotationsflächen 3, 4 gegenüber
der Lage und Form der Umfangsflächen 16 a des Ringes 16
auf ein Mindestmaß,
nämlich längs einer Rotationsfläche von der Breite der Seitenflächen m, n
um die Achse X-X herum, beschränkt. Trotz der begrenzten Kontaktflächen, die eine
erhebliche Reibungsverminderung zufolge haben, wird eine ausgezeichnete Abdichtung
erzielt, weil der Kontakt zwischen einem Ring, dessen Mantelfläche 16 a während
der Drehung der Drosselklappe auf einer Kugelbahn F bewegt wird, und einem Sitz
2, dessen kreisringförmige Kante 5 annähernd auf dieser Kugelbahn (in Wirklichkeit
auf einer Kugelbahn von etwas kleinerem Druchmesser) liegt, leicht herzustellen
ist.
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Infolge der Schrägverformung des Ringes 16 in Verbindung mit
den vorstehend beschriebenen geometrischen Verhältnissen an der dargestellten Drosselklappe
ist der Anpreßdruck zwischen dem Ring und dem Sitz genau senkrecht auf den Sitz
hin gerichtet, so daß der Ring eine Zusammendrückung in der geschlossenen Lage der
Drosselklappe erfährt, die ihrer Art nach eine lange Lebensdauer des Ringes zuläßt.
Die tangentialen Reibungsbeanspruchungen längs der Kugelbahn S werden auf einen
niedrigen Wert verringert. Es ist keine radiale, d. h. in Richtung der Längsmittelachse
des Querschnitts des Ringes wirkende Komponente der Reibungsbeanspruchungen vorhanden,
unter deren Einfluß der Dichtungsring 16 aus der Umfangsnut 9, 11
herausgerissen werden kann. Demzufolge bleibt die Halterung des Ringes auch nach
zahlreichen Öffnungs-und Schließvorgängen der Drosselklappe in vollem Umfang betriebsfähig.
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Durch das Vorhandensein der Zentrierstifte 13 für die Einstellung
des Deckels 7 auf der Klappenscheibe 6 wird die Zentrierung des Deckels gegenüber
dem Gehäusesitz 2 auch nach einer vorübergehenden Abnahme des Deckels aufrechterhalten.
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Der Dichtungsring 16 ist durch seine Zentrierung an dem kreisringförmigen
Zentriervorsprung 12 des Deckels 7 und durch die Zentrierung des Deckels
selbst gegenüber dem Gehäusesitz 2 und dessen kreisringförmiger Kante 5 vollkommen
gegenüber dem Gehäusesitz 2 zentriert. Dadurch wird ein gleichmäßiger radialer Anpreßdruck
längs des gesamten Umfanges der kreisringförmigen Kante 5 und damit eine zuverlässige
Dichtwirkung erreicht. Hierdurch wird außerdem die Reibungsbeanspruchung zwischen
dem Ring 16 und dem Sitz 2 längs des gesamten Umfanges gleichmäßig, und es treten
keine schädlichen Spitzenwerte auf.
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Diese vollkommene Zentrierung des Dichtungsringes 16 wird infolge
des radialen Spiels jauch dann erhalten, wenn der Körper der Klappenscheibe
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selbst nicht vollkommen gegenüber dem Gehäusesitz 2 zentriert sein sollte.
Eine vollkommene Zentrierung der Klappenscheibe 6 gegenüber dem Gehäusesitz 2 wird
nämlich bekanntlich durch die Schwierigkeit einer genauen Einstellung der Drehachse
8 gegenüber dem Gehäusesitz 2 bei der Herstellung des Schiebers erschwert.
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Infolge des radialen Spiels j zwischen dem Boden der Umfangsnut 9
der Klappenscheibe 6 und der Innenfläche des Dichtungsringes 16 bleibt bei der Montage
des Deckels 7 auf der Klappenscheibe 6 der Dichtungsring 16 genau an der
Stelle, an der er auf den Deckel ? zentriert wurde, wobei lediglich die flachen
Flanken des Dichtungsringes zusammengedrückt und in die Riefen 10 eingepreßt
werden. Mit anderen Worten ändert sich die gegenüber dem Deckel 7 genau zentrierte
Lage des Ringes 16 bei der Montage des Deckels 7 auf der Klappenscheibe
6
nicht, so daß damit auch die Gefahr einer fehlerhaften Montage im Hinblick
auf die Zentrierung entfällt. Da sich der Ring 16 frei in die Umfangsnut 9 der Klappenscheibe
6 einlegt, trifft er weder beim Zusammenfügen des Deckels 7 und der Klappenscheibe
6, noch während des Verspannens des Deckels 7 auf der Scheibe 6 auf einen Widerstand,
der eine Änderung der zentrierten Lage infolge der Zusammendrückung des Ringes bewirken
könnte.
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Es hat sich gezeigt, daß eine einwandfreie Montage und Verspannung
des Deckels gegenüber der Scheibe möglich ist, wenn man einen Dichtungsring aus
Hartkautschuk verwendet.
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Die auf den scheibenseitigen bzw. deckelseitigen Flanken
9 a bzw. 11 a der Umfangsnut 9, 11 angeordneten konzentrischen Riefen
10 bewirken eine vollkommene Einbettung des Ringes in der Umfangsnut. Außerdem
bilden die Riefen eine Labyrinthdichtung gegen den Durchtritt der in dem Gehäuse
1 enthaltenen Flüssigkeit und hindern diese daran, zwischen dem Ring 16 und der
Klappenscheibe 6 oder dem Deckel 7 einzudringen.
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Bei der Ausführungsform nach den F i g. 6 und 7 ist das röhrenförmige
Gehäuse mit 17 und der Gehäusesitz mit 18 bezeichnet. Der Sitz
18 besteht hier aus zwei Rotationsflächen 19, die jeweils Teil eines
Kegels sind und sich auf einer kreisringförmigen Kante 20 treffen. Die Rotationsflächen
19 verlaufen jeweils unter gleichem Winkel gegenüber der von der Kante 20 aufgespannten
Schließebene P. Die Drosselklappe besteht aus einer Klappenscheibe 21 und einem
Deckel 22, die ebenso wie die Klappenscheibe 6 und der Deckel 7 der vorstehend beschriebenen
Ausführungsform ausgebildet sind, jedoch ist die hier mit 23 bezeichnete Welle,
auf der die Klappenscheibe 6 aufgekeilt ist, gegenüber der Schließebene P
nicht seitlich versetzt. Ihre Drehachse Y 1-Y 1 liegt vielmehr in der Schließebene
P und schneidet die Achse X-X des rohrförmigen Gehäuses 17 an einem Punkt O1. Infolgedessen
bildet die in Richtung der längeren Rechteckseite verlaufende Symmetrieachse Z
1-Z 1 des Querschnitts des Dichtungsringes 16 gegenüber dem oben beschriebenen
Ausführungsbeispiel die Mantellinie
eines Kegels, dessen Kegelwinkel
180° beträgt. Mit anderen Worten verläuft diese Symmetrieachse Z1-Z1 genau innerhalb
der Schließebene P und halbiert den stumpfen Winkel x zwischen den Rotationsflächen
19.
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Im übrigen gilt die vorstehende Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels
sinngemäß auch für die Ausführungsform nach den F i g. 6 und 7. Die Mantelfläche
16 a des Ringes 16 bewegt sich hier längs einer Kugelbahn S
1, sobald die Drosselklappe bewegt wird. Im übrigen ergeben sich hier die
gleichen Vorteile wie bei der zuerst beschriebenen Ausführungsform.
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Bei weiteren Ausführungsformen kann beispielsweise vorgesehen sein,
daß abweichend von dem zuerst beschriebenen Beispiel die Rotationsfläche 3 des Gehäusesitzes
2 ebenfalls Teil eines Kegels ist wie die Rotationsfläche 4.