DE1926572C3

DE1926572C3 - Drosselklappe

Info

Publication number: DE1926572C3
Application number: DE1926572A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Jamesbury Corp
Current assignee: Neles Jamesbury Inc
Priority date: 1968-05-28
Filing date: 1969-05-23
Publication date: 1975-06-12
Also published as: DE1926572B2; DE1926572A1; NL6908064A; US3608861A; FR2009508A1; AT299644B; GB1273240A; ES367754A1; NL155082B; BE733641A; CH485152A; SE356351B

Description

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«^gs^aSnljBl»· ,Bsi und den» be- φρ W desSJi d^tStrömungskanat -5 t5

Qjjaj$chnh(svei3niorfsrunfc· ejn Qdenk gebil-

Der Einspannring des Sitziisges feine aueb eine mit d,er Dichfemgsfläehe «der Klüppenscheibe gferchlauien- < de Stützfläche zur Begrenzung 4er Ablenkung des beweglichen SitzringteUs in ^er Konvergenzrichtung de3 Klappenscheibenrandes aufweisen.

Vorzugsweise weist eine Projektion des Abschnittes der Oberfläche des flexiblen Sitzdementes, die frei ist, sich zu verbiegen und die dem Innendruck ausgesetzt ]st, wenn der Druck aus der Konvergenzrichtimg stammt, auf eine Ebene senkrecht zur Strömungsachse eine kleinere Flache auf als die Projektion auf dieselbe Ebene des Abschnittes der Oberfläche des flexiblen Sitzes, der frei ist, sich zu verbiegen und dem Druck ausgesetzt ist, wenn dieser aus der entgegengesetzten Richtung wirkt

Die in beiden Strömungsrichtungen verschiedene Auslenkbarkeit des Sitzelementes kann auch beispielsweise in der Weise erreicht werden, daf ein Sitzelement mit von einer Oberfläche zur anderen sich allmählich ändernder Steifheit verwendet wird, was durch cäe Wahl eines entsprechenden Materials für die Herstellung dieses Elementes erreicht werden kann. Der Sitz kann aus irgendeinem Material geeigneter Flexibilität bestehen. Als besonders geeignet haben sich fluorhaltige Polymere, beispielsweise Polytetrafluoräthylen, erwiesen. Aber auch Metalle können verwendet werden, und es ist nicht notwendig, ein elastomeres Material, wie Naturgummi oder synthetischen Gummi, zu verwenden. In den Zeichnungen ist

F i g. 1 eine Seitenansicht einer Drosselklappe gemäß der Erfindung, teilweise im Schnitt,

F i g. 2 ein Schnitt durch einen ringförmigen flexiblen Dichtungsring, wie er bei eine Drosselklappe gemäß der Erfindung verwendet werden kann, und

F i g. 3 ein vergrößerter Schnitt durch eine Drosselklappe gemäß der Erfindung in dem Bereich des Zusammenwirkens des ringförmigen Sitzes*und der Dichtungsfläche des Klappenscheibenrandes.

Die in F i g. 1 gezeigte Drosselklappe 10 kann mit einer motorisierten Betätigungseinrich'ung Ha ausgerüstet sein. Das Gehäuse 11 begrenzt einen Strömungskanal 12 von kreisförmigem Querschnitt mit der Strömungsachse 13a Die Klappenscheibe 13 ist an der Welle 14 mit dieser drehbar montiert, und ein ringförmiger Sitz 15 springt lippenförmig in den Strömungskanal vor und ist mittels eines Einspannringes 16 am Gehäuse U befestigt

Die Betätigungswelle 14 verläuft senkrecht zur Strömungsachse 13a. Sie ist drehbar in Lagerbüchse.; 17 und 18 im Ventilgehäuse 11 gelagert Die die Betätigungswelle 14 aufnehmende Gehäusebohrung ist unten mit einem Stopfen 19 verschlossen und weist oben eine Stopfbuchse 19a auf, so daß ein Austreten von Fluid aus dem Gehäuse verhindert wird.

Der Klappenscheibenrand weist eine nach einer Seite der Klappenscheibe hin konvergierende Oberfläche 20 auf, wobei der Konvergenzpunkt auf der Ströp;_5^
Zwischenteil 2£ Der eingezäunte Tsü M wist zwei parallele Oberflächen: 2$ imä 25,auf und ist mk dieses zwischen dem Teil 26 deiläiisapwiwmges ifiaind dem Vorsprung 27 desGsblases ti «ingespanat. der innere bewegliche Teü 22 des Sitzringes 15 ist in Fig.3 in

er einnimmt, wenn dieXiappenscheibe 13 aus der Kontaktlagß heraus in die öffeiHigsistellung gedreht ist, dar· gestelit Die Überlappung 2Si von Sitzring; 15 und Kiap* penscheibe 13, die JnFi g, 3 itamkel sdurötarl gezeigt ist zeigt an, daftdiese ssseriisF EinwirJcunggeeigneter Kräfte zur satten Anlage aitenranderkommen. Das heißt, wenn die Klappeascho^ie 13 in die Schließstellung gedreht wird, erfolgt eine Auslenkung des beweglichen TeWs 22 des Süssiages 15, so daß eine Dichtung auch dann gewährleistet ist, wenn feefn Druck eines Fluids vorhanden ist *

Die Ablenkung de? beweglichen Teils 22 des Sitzrings 15 erfolgt hauptsächlich ttarch eine Biegung um das Gelenk 23, das gemäß F i g.^3 durch eine tiefe Nut 29 gebildet wird

Wenn von dem Fluid aus der Richtung der Konvergenz, d h. gemäß F i g. J von rechts und gemäß F i g. 3 von oben, ein Druck ausgeübt wird, so wird die Klappenscheibe 13 in der Strömungsrichtung verschoben, und die Verschiebungsstrecke hängt ab von der Kompressibilität und anderen Eigenschaften der Lager 17 und 18, dem Spiel zwischen der Betäiigungsweüs S4 und den Lagern 17 und IS der Steifheit der Betätigungswelle 14 und der Ausbildung der Verbindungsmittel zwischen de·- Klappenscheibe 13 und der Betätl· gungswelle 14. Gleichzeitig wird der bewegliche Teil 22 des Sitzringes 15 in der gleichen Richtung, aber weiter als die Klappernd leibe 13 ausgelenkt und daher mit größerer Kraft als zuvor gegen die Dichtungsoberfläche 20 des Klappenscheibenrandes gepreßt

Wenn dagegen tier Druck des Fluids entgegen der Konvergenr.richiurg ausgeübt wird, so wird die Klappenscheibe 13 in dir entgegengesetzten Richtung, d h. gemäß F i g. 1 nacli rechts und F i g. 3 nach oben, verschoben. Gleichzeitig wird isr bewegliche Teil 22 des Sitzringes IS wiederum in der gleichen Richtung wie die Klappenscheibe, aber um eine geringere Strecke ausgeienkt, se daS wiederum Kls&pensttteibenrand und Sitzring mit einer Kraft zusammengepi cot werden, die um so größer ist je größer der Siromu^sdruck ist

Gemäß F i g. 3 wird die unterschiedliche Auslenkung des beweglichen Teile., 22 dp« Siiznrgcs 15 dadurch bewirkt, daß dies«· Auslenkung bei Anwendung eines Strömungsdruckes in der Richtung der Konvergenz des Klappenscheibenriindss um die RingpJatte 31 des F«nspannringes 16 ur.si in Richtung gegen JIe Konvergenz um den Anlagerini: 38fc eine* Vorsprungs 30a des starren Gehäuäcieils 2?, der weiter yen der Ströniun/mch se 13a entfernt lsi ais die Käme 31 des Einspannringes 16, erfolgt.

Wenn sich die Klappetnschetbe 13 in der Öffnungsstellung befindet, befindet sich die der Dichtungsfläche des beweglichen Teils 22 des Sitzringes 15 gegenüberliegende Fläche 32 dieses bewegllehstt T§Hs 22 gemäß

F i g. 3 in einem Abstand von der' Oberfläche 33 des Einspannringes 16. Wenn die Klappenscheibe in die Schließstellung gedreht wird, wird der bewegliche Teil 22so äusgelenkt, daß seine Oberfläche 32 sich der Oberfläche 33 nähert, ohne mit- ihr in Berührung zu kommen. Bei Einwirkung eines Strömungsdruckes entgegen der Konvergenzrichtüng des Klappenscheibenrandes nähern sich diese beiden Oberflächen 32 und 33 noch weiter,¹ bis sie miteinander in Berührung kommen, wonach bei weiterer Erhöhung des Strömungsdruckes der nunmehr an der Stützfläche 33 anliegende bewegliche Teil 22 komprimiert wird. Die Entfernung der beiden Oberflächen 32 und 33 muß ausreichend sein, um nicht nur eine Auslenkung des Teils 22 beim Drehen der Klappenscheibe in die Schließstellung, sondern auch thermische Ausdehnungen, wie sie beim Betrieb aufUeten, aufnehmen zu können.

Bin weiterer Faktor, der zu der Verschiedenheit der Auslenkbarkeit des beweglichen Teils 22 des Sitzringes 15 in beiden Richtungen beiträgt, ist die effektive Fläche, auf die der Strömungsdruck wirkt, d. h. die Projektion des Abschnittes der Oberfläche des flexiblen Sitzrings 15, die frei ist, sich zu bewegen und die dem Strömungsdruck ausgesetzt ist, auf eine Ebene senkrecht zur Strömungsachse. Diese reicht gemäß F i g. 3 bei Einwirkung eines Strömungsdruckes entgegen der Konvergenzrichtung, dl. h. von oben, von der Stelle' des Kontaktes des Sitzringes 15 mit der Klappenscheibe 13

S bis zum Schwenkpunkt 21, bei Einwirkung eines Strömungsdruckes aus der anderen Richtung von der untersten Kontaktstelle zwischen Sitzring 15 und Klappenscheibe 13 bis etwas über die Stelle 30 hinaus. Der Strö¹ mungsdruck auf einen· bestimmten Teil des Sitzringes

ίο kann zwei verschiedene Wirkungen haben. Wenn dieser Teil abgestützt wird, d. h. die der Strömungsricjv tung abgekehrte Seit«: an einer starren Oberfläche anliegt, so wird es lediglich komprimiert. Wenn es nicht abgestützt wird, so wird es in der Strömungsrichtung

is ausgelenkt, und zwar durch eine Kraft, die das Produkt der Stärke des Druckes und der Projektion des nicht abgestützten Teils des Sitzes auf eine Ebene senkrecht zur Strömungsachse ist Wenn dieses Produkt für einen Druck aus der Konvergenzrichtung, & h. von oben, grö-

ßer ist als für einen Druck aus der entgegengesetzten Richtung, so wird die Auslenkbarkeit des beweglichen Teils 22 für beide Strömungsrichtungen in der gewünschten Weise verschieden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

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erwähnten

randes weiter und durch den Druck des Fluids in entgegengesetzter Richtung weniger weit auslenkbar ist als die Klappenscheibe.
2. Drosselklappe nach Anspruch t, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der kreisförmigen Klapperischeibe (13) und der außerhalb der Klappenscheibe verlaufenden BetätigungsweUe (14) sowie zwischen dieser und den Lagerbüchsen (17,18) fan Gehäuse (U) ein gewisses Spiel vorgesehen ist, die Lagerbüchsen aus nachgiebigem Material »bestehen und: die BetätigungsweUe biegsam ist und daß der Sitz ring (15) mittels eines Einspannringes (16) so am Gehäuse (ti) befestigt ist, daß er in Richtung zur Konvergenz des Klappenscheibenrandes um eine Kante des Einspannringes und in Richtung gegen die Konvergenz um eine Kante des Gehäuses, die von der Strömungsachse weiter entfernt ist als die Kante des Einspannringes, ablenkbar ist
3. Drosselklappe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß zwischen dem eingespannten Teil (21) und dem beweglichen Teil (22) des lippenförnriig in den Strömungskanal vorspringenden Sitzringes

(15) auf der der Konvergenzrichtung des Klappt nscheiHenrandes entgegengesetzten Seite durch Querschnittsverminderung ein Gelenk (23) gebildet ist, das von der Strömungsachse weiter entfernt ist als das durch die Ringkante (31) des Einspannringes

(16) gebildete Gelenk auf der anderen Seite des Sitzringes.
4. Drosselklappe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Einspannring des Sitzrings eine mit der Dichtungsfläche der Klappenscheibe gleichlaufende Stützfläche (33) zur Begrenzung der Ablenkung des beweglichen Sitzringteils in der Konvergenzrichtung des Klappenscheibenrandes trägt.
5. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß eine Projektion des Abschnittes der Oberfläche des flexiblen Sitzringes (15), die frei ist, sich zu verbiegen, und die dem Innendruck ausgesetzt ist, wenn der Druck aus der Konvergenzrichtung stammt, und zwar auf eine Ebene senkrecht zur Strömungsachse (13a) eine kleinere Fläche aufweist als die Projektion auf dieselbe Ebene des Abschnittes der Oberfläche des flexiblen Sitzes (15), der frei ist, sich zu verbiegen, und dem Druck ausgesetzt ist, wenn dieser aus der entgegengesetzten Richtung wirkt

Mediams üxeerhaK» einer im Gehäuse vor-Nut, die eine etwas größere Breite als der __--t_ _w rinjg hat, bis zur Anlage an die betreffep-/ de/Seitenwand <ier Nut zu beweget vermag. Dieser r'Sitzring'Svirkt znsaromen mit einem im Boden 4er Nut lcten Dichtungsring, derart, daß unter dem ' "EiüHuBCder in ScMeßstdtaas befmditchen Klappenscfaeibe Ober dem radial in der Nut verschiebbaren SUzring but dieser Dichtungsring deformiert wird, so daß er den Boden der Nut gegen den Sitzring abdichtet während der Sit?ring selbst außer den geringen, von ' dem Dichtungsring ausgeübte» mechanischen Kräften nur der von dem strömenden Medium ausgeübten Kraft ausgesetzt ist

Autgabe der Erfindung ist «ine gegenüber diesen bekannten Drosselklappen vereinfachte Ausbildung euter Drosselklappe, derart daß nicht nur eine für beide Strömungsrichtungen gute Abdichtung gewährleistet wird, sondern außerdem die Dichtungskraft unter dem Druck des Fluids verstärkt wird

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst daß die kreisförmige Klappenscheibe unter dem Druck des Fluids in beiden Richtungen ausweichbar befestigt und gelagert ist und daß der mit dem Rand der Klappenscheibe, der eine nach einer Seite der Klappenscheibe hin konvergierende Oberfläche aufweist zusammenwirkende, hppenförmig von« Gehäuse in den Strömungskanal hineinragende Sitzring derart in beiden Strömungsrichtungen ablenkbar ausgebildet ist daß er durch den Druck des Fluids in Richtung gegen die Konvergenz der Oberfläche des Klappenscheibenrandes weiter und durch den Druck des Fluids in entgegengesetzter Richtung weniger weit auslenkbar ist als die Klappenscheibe.

Bei der Drosselklappe gemäß der Erfindung ist also
1. die Klappenscheibe in jeder Strömungsrichtung bei einem bestimmten Druck des strömenden Mediums um den gleichen Betrag verschiebbar,
2. der Ventilsitz bei bestimmtem Druck des strömenden Mediums in beiden Richtungen verschieden stark ablenkbar und

3. können diese Wirkungen so kombiniert werden, daß der Druck zwischen Klappenscheibe und Sitz

SS mit zunehmendem Strömungsdruck aus beiden

Richtungen verstärkt wird.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Prosseiklappe gemäß der Erfindung so ausgebildet, daß zwischen der kreisförmigen Klappenscheibe und der außerhalb der Klappenscheibe verlaufenden Betätigungswelle sowie zwischen dieser und den Lagerbüchsen im Gehäuse ein gewisses Spiel vorgesehen ist, die Lagerbüchsen aus nachgiebigem Material bestehen und die BetätigungsweUe biegsam ist und daß der Sitzring mittels eines Einspannringes so am Gehäuse befestigt ist, daß er in Richtung zur Konvergenz des Klappenscheibenrandes liim eine Kante des Einspannringes und in Richtung gegen die Konvergenz um eine Kante des