DE19948218A1 - Shut-off valve has pivoting valve flap with longitudinally curved sealing surfaces which are concave with respect to contact surfaces on walls of conduit and which are elastically deformed when flap is in closed position - Google Patents

Shut-off valve has pivoting valve flap with longitudinally curved sealing surfaces which are concave with respect to contact surfaces on walls of conduit and which are elastically deformed when flap is in closed position

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Abstract

The shut-off valve has a pivoting valve flap (1). This has longitudinally curved sealing surfaces (6) which are concave with respect to contact surfaces (4) on the walls of a conduit (3). These surfaces are elastically deformed when the flap is in the closed position and provide better sealing.

Description

Die Erfindung betrifft ein Absperrventil in einem Strömungskanal nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a shut-off valve in one Flow channel according to the preamble of patent claim 1.

In bestimmten Anwendungsfällen wird in einem geringen Öffnungszustand des Absperrelementes bei einem gleichen Verstellweg des Schließteiles des Absperrventiles eine geringere absolute Strömungsquerschnittsänderung als bei einem weiter geöffneten Sperrelement gewünscht. Mit anderen Worten bedeutet dies, daß bei einem wenig geöffneten Absperrventil bei gegenüber dem übrigen Öffnungsbereich unveränderter Verstellwegcharakteristik des Schließteiles eine feinere Regelung eines Fluidmassenstromes erzielbar sein soll als bei weiter geöffnetem Absperrventil. Ein solcher Anwendungsfall liegt beispielsweise bei einer Verwendung in Lüftungs- und Klimatisierungseinrichtungen von Kraftfahrzeugen vor und zwar mit Bezug auf beispielsweise Mischluftklappen in der Mischeinrichtung solcher Lüftungs- und Klimatisierungseinrichtungen. Besonders bei sogenannten Warmluftklappen in derartigen Einrichtungen ist ein exaktes Zusteuern geringster Mengen heißer Luft notwendig. Hier sind die Regelcharakteristiken der für diese Zwecke bekannten Klappen im Bereich minimaler Öffnungen in der Regel zu progressiv.In certain use cases, a small Opening state of the shut-off element at the same Adjustment path of the closing part of the shut-off valve one less absolute change in flow cross section than in one further open blocking element desired. In other words this means that with a little open shut-off valve with unchanged compared to the rest of the opening area Adjustment path characteristics of the striker a finer Regulation of a fluid mass flow should be achievable than at shut-off valve opened further. Such an application is for example when used in ventilation and Air conditioning systems of motor vehicles before with reference to, for example, mixed air dampers in the Mixing device of such ventilation and Air conditioning facilities. Especially with so-called Hot air flaps in such facilities is an exact one Control of the smallest amounts of hot air is necessary. Here are the control characteristics of those known for these purposes Flaps in the area of minimal openings usually close progressive.

Die Erfindung beschäftigt sich mit dem technischen Problem, in dem vorgenannten geringen Öffnungsbereich eines Absperrventiles eine bessere Regelcharakteristik zu erhalten, mit der ein exakteres Steuern eines bestimmten Mischungsverhältnisses im Strömungsfluid möglich ist. The invention deals with the technical problem in the aforementioned small opening area Shut-off valves to get a better control characteristic, with the more precise control of a particular one Mixing ratio in the flow fluid is possible.  

Gelöst wird dieses Problem durch eine Ausführung eines gattungsgemäßen Absperrventiles nach den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1.This problem is solved by executing a generic shut-off valve according to the characteristic Features of claim 1.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, in einem schließnahen geringen Öffnungsbereich eines Absperrventiles den strömungswirksamen Öffnungsbereich durch elastische Verformung des Öffnungsrandbereiches, der von dem Schließteil und/oder vom dem Anlagebereich für das Schließteil gebildet wird, zu verkleinern. Eine nähere Erläuterung hierzu wird anhand einer Schemadarstellung und eines Diagrammes bei der Beschreibung verschiedener Ausführungsbeispiele gegeben werden. Desgleichen werden dort auch die in den Unteransprüchen enthaltenen zweckmäßigen und vorteilhaften Ausgestaltungen noch näher beschrieben werden.The invention is based on the general idea in one close opening area of a shut-off valve the flow effective opening area by elastic Deformation of the opening edge area, that of the closing part and / or formed by the contact area for the closing part is going to downsize. A more detailed explanation of this will based on a diagram and a diagram at Description of various embodiments given become. Likewise, those in the Expedient and advantageous contained subclaims Embodiments are described in more detail.

Ein Absperrventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 ist bereits aus DE 37 13 591 C2 bekannt. Die dort beschriebene Einrichtung beschäftigt sich allerdings mit einem andersartigen Problem und ist daher gattungsfremd. Das dort behandelte Problem besteht darin, eine elastisch verwindbare Verschlußklappe, die zur Verstellung lediglich an einem ihrer Längsenden angetrieben wird, so auszubilden, daß in Verschlußstellung eine dichte Anlage der beiden gegenüberliegenden Schließkanten der Klappe an dem Klappengehäuse gewährleistet ist.A shut-off valve with the characteristic features of the Claim 1 is already known from DE 37 13 591 C2. The However, the facility described there deals with a different problem and is therefore alien to the species. The problem addressed there is an elastic twistable closure flap that can only be adjusted one of its longitudinal ends is driven so that in the closed position a tight fit of the two opposite closing edges of the flap on the Flap housing is guaranteed.

Im Gegensatz hierzu beschäftigt sich die Erfindung mit einer verwindungssteifen bzw. verwindungshindernd angetriebenen Klappe. Durch diese Eigenschaft ist die vorliegende Erfindung im gattungsbildenden Oberbegriff des Patentanspruchs 1 gegenüber jenem vorbekannten Stand der Technik eindeutig abgegrenzt.In contrast to this the invention deals with a torsionally rigid or torsion-preventing flap. Through this Property is the present invention in the generic Preamble of claim 1 compared to that previously known State of the art clearly delineated.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sowie die Erfindung betreffende Funktionsdarstellungen und Diagramme sind in der Zeichnung dargestellt. Embodiments of the invention and the invention relevant functional representations and diagrams are in the Drawing shown.  

Es zeigenShow it

Fig. 1 ein Klappenventil als Absperrelement mit drei verschiedenen Verschlußklappenstellungen a-c bei einer Schnittdarstellung mit einem Schnitt durch die Klappe senkrecht zur zentralen Schwenkachse der Klappe, Fig. 1 is a flap valve as a shut-off flaps with three different positions ac at a sectional view with a section through the valve perpendicular to the central pivot axis of the flap,

Fig. 2 eine Ansicht der Verschlußklappe des Absperrventils nach Fig. 1 in Richtung des dort angegebenen Pfeiles II, Fig. 2 is a view of the shutter of the check valve of FIG. 1 in the direction of the arrow II given there,

Fig. 3 eine Ansicht der Verschlußklappe des Absperrventils nach Fig. 1 in Richtung des dort angegebenen Pfeiles III, Fig. 3 is a view of the shutter of the check valve of FIG. 1 in the direction of the arrow III given there,

Fig. 4 Funktionsdarstellungen zu dem als Verschlußklappenventil ausgebildeten Absperrelement nach Fig. 1 einschließlich zugeordneter Steuerungsdiagramme, Fig. 4 functional representations to the designed as a closure flap valve shut-off element according to Fig. 1 including an associated control charts,

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines aus drei jalousieartig zueinander angeordneten Verschlußklappen eines Absperrelementes. Fig. 5 is a perspective view of one of three shutters arranged to each other shutters of a shut-off element.

In den Fig. 1 bis 3 ist ein Klappenventil mit verschiedenen Stellungen der Verschlußklappe 1 dargestellt. Die Verschlußklappe 1 ist in einer zentralen Schwenkachse 2 in einem Strömungskanal 3 drehbar gelagert. In dem Strömungskanal 3 sind Anschlagbereiche 4 vorgesehen, an die die Dichtkanten 5 der Verschlußklappe 1 in deren Schließstellung dicht anlegbar sind.In FIGS. 1 to 3, a flap valve is shown with different positions of the locking flap 1. The closure flap 1 is rotatably supported in a central pivot axis 2 in a flow channel 3 . In the flow channel 3 , stop areas 4 are provided, against which the sealing edges 5 of the closure flap 1 can be placed tightly in their closed position.

Die Dichtkanten 5 bzw. die Dichtkanten umfassenden Bereiche 6 bestehen aus einem elastischen Material.The sealing edges 5 or areas 6 comprising the sealing edges consist of an elastic material.

Die Dichtkanten-Bereiche 6 besitzen eine zu den Anlagebereichen 4 hin jeweils konkav gewölbte Form, wobei die Dichtkanten selbst zusätzlich noch konkav gekrümmt sind. Durch die Elastizität des Materials der Dichtkantenbereiche 6 sowie durch die beschriebene Form des Dichtkantenbereiches legen sich die Längsenden der Dichtkantenbereiche bei einem Schließen der Verschlußklappe 1 zuerst an die Anlagebereiche 4 an und verformen sich dort elastisch. Wird eine Verschlußklappe 1, deren Längsenden sich unter leichter Verspannung bereits an die Anlagebereiche 4 angelegt haben, noch weiter geschlossen, so verformen sich die Dichtkantenbereiche 6 derart, daß die bis zum vollständigen Schließen des Ventiles verbleibende Öffnung sich querschnittsmäßig absolut gesehen geringer verändert als dies bei gleichen Verstellwegen der Verschlußklappe in größeren Öffnungsbereichen der Fall ist. Dadurch erhält das Absperrventil in geringen Öffnungsbereichen eine einstellgenauere Massenstrom-Regelcharakteristik.The sealing edge areas 6 have a concavely curved shape towards the contact areas 4 , the sealing edges themselves additionally being concavely curved. Due to the elasticity of the material of the sealing edge portions 6 as well as by the described shape of the sealing edge portion, the longitudinal ends of the sealing edge regions enclose a closing of the shutter 1 first to the abutting portions 4 and deform elastically there. Is a shutter 1, the longitudinal ends have been applied under slight tension already at the contact areas 4, further closed, the sealing edge portions 6 that until the complete closing of the valve remaining opening is cross-sectionally in absolute terms, is less changed than that deform in such a way at same adjustment paths of the closure flap is the case in larger opening areas. This gives the shut-off valve a more precise mass flow control characteristic in small opening areas.

In den Teilabschnitten a, b und c der Fig. 1 sind drei verschiedene Verschlußklappenstellungen gezeigt. Es sind dies in Fig. 1a eine Klappenstellung mit einer relativ großen freien Strömungsquerschnittfläche sowie in Fig. 1b eine Klappenstellung am Beginn eines schließnahen Bereiches und in Fig. 1c eine Verschlußklappe in vollständiger Verschlußposition. In der Verschlußposition nach Fig. 1 sind die elastischen Dichtkantenbereiche 6 maximal verformt, das heißt in eine den Anlagenbereichen 4 entsprechende ebene Erstreckung geformt.In the sections a, b and c of Fig. 1, three different shutter positions are shown. These are a flap position with a relatively large free flow cross-sectional area in FIG. 1a, a flap position at the beginning of a region close to the closure in FIG. 1b, and a closure flap in the fully closed position in FIG. 1c. In the closed position according to FIG. 1, the elastic sealing edge regions 6 are deformed to the maximum, that is to say they are shaped into a plane extension corresponding to the system regions 4 .

In der schematischen Darstellung in Fig. 4 sind links in den Abschnitten a, b, c Öffnungsquerschnitte eines Absperrventils mit einem Verschlußklappenventil und insgesamt ausschließlich geraden Schließkanten dargestellt. Darunter ist in einem Steuerdiagramm der Verlauf der in den Abschnitten a bis c dargestellten Strömungsquerschnittsflächenänderungen über dem Schwenkwinkel der Verschlußklappe 1 dargestellt. Die wirksamen Strömungsquerschnitte sind mit AQ bezeichnet. In the schematic representation in FIG. 4, opening cross sections of a shut-off valve with a closing flap valve and overall only straight closing edges are shown in sections a, b, c on the left. Below this, the course of the flow cross-sectional area changes shown in sections a to c over the pivoting angle of the closure flap 1 is shown in a control diagram. The effective flow cross sections are designated with A Q.

Rechts in der Fig. 4 sind in den Abschnitten a', b', c' die Öffnungsquerschnitte des Absperrelementes gemäß der Erfindung bei verschiedenen Klappenstellungen im schließnahen Bereich dargestellt.Right in FIG. 4 ', b', 'of the invention, shown in sections a c, the opening cross sections of the shut-off element according to at different positions in the closing flap region close.

Im Abschnitt a' befindet sich der Dichtkantenbereich 6 der Verschlußklappe 2 kurz vor der absoluten Schließstellung gegenüber dem Anlagebereich 4. Der freie Öffnungsquerschnitt ist kreuzschraffiert eingetragen. In diesem Zustand ist der Dichtkantenbereich 6 relativ stark elastisch verformt.In section a ', the sealing edge area 6 of the closure flap 2 is located just before the absolute closed position in relation to the contact area 4 . The free opening cross-section is cross-hatched. In this state, the sealing edge region 6 is deformed elastically to a relatively great extent.

Gegenüber dem Zustand in Fig. 4a ist der freie Strömungsquerschnitt um Δ AQ1 verkleinert.Compared to the state in FIG. 4a, the free flow cross section is reduced by Δ A Q1 .

Im Abschnitt b' ist eine Stellung der Verschlußklappe dargestellt, in der deren elastisch verformbare Längsendbereiche gegenüber dem Zustand a' in geringem Maße an den Anlagebereichen 4 anliegen. Der freie Strömungsquerschnitt ist hier wiederum kreuzschraffiert eingetragen und um Δ AQ2 kleiner als er ohne elastische Verformbarkeit des Dichtkantenbereiches 6 wäre.In section b 'is a position of the shutter is shown in which the elastically deformable longitudinal end from the state a' applied to a small extent at the contact areas. 4 The free flow cross section is again cross hatched and smaller by Δ A Q2 than it would be without the elastic deformability of the sealing edge area 6 .

In dem Abschnitt c' liegt eine Klappenstellung vor, die sich beim Übergang aus dem schließnahen Bereich in den übrigen Bereich befindet. Der dort mit Δ AQ3 eingetragene Bereich entspricht in diesem Zustand demjenigen Strömungsquerschnitt, der wegen der bis zu dem Schwenkwinkel δ3 noch vorhandenen elastischen Verformung des Dichtkantenbereiches 6 in dem Schwenkbereich zwischen δ2 und δ3 noch für eine verringerte Strömungsquerschnittsvergrößerung maßgeblich ist.In section c 'there is a flap position, which is located at the transition from the area close to the closure to the rest of the area. The area entered there with Δ A Q3 corresponds in this state to that flow cross-section which, because of the elastic deformation of the sealing edge area 6 which is still present up to the swivel angle δ 3, is still decisive for a reduced flow cross-section enlargement in the swivel range between δ 2 and δ 3 .

In dem Steuerdiagramm d' ist die im schließnahen Stellbereich der Klappe stellgenauere Regelcharakteristik im schließnahen Klappenstellungsbereich dargestellt. Dieses Steuerdiagramm zeigt, daß bei einem verschließnahen Stellbereich, das heißt bei niedrigen Werten des Verstellwinkels δ lediglich geringe absolute Öffnungsquerschnittsveränderungen erfolgen, wodurch eine relativ genaue Fluidmassensteuerung möglich ist. In the control diagram d 'is the adjustment range close to the closing the valve more precise control characteristics in the close Flap position area shown. This tax chart shows that in a close-to-lock setting range, that is with low values of the adjustment angle δ only small absolute changes in opening cross section take place, whereby a relatively precise fluid mass control is possible.  

In Fig. 5 ist ein Absperrelement mit drei jalousieartig in einem Strömungskanal 7 gelagerten Verschlußklappen 8 dargestellt. Zur Verstellung dieser Verschlußklappen 8 wird lediglich die mittlere Verschlußklappe mit einem Stellantrieb versehen, während die beiden übrigen Verschlußklappen 8 von der mittleren Verschlußklappe 8 aus über einen Exzentertrieb 9 mitgenommen werden.In Fig. 5 a shut-off is shown with three jalousie-like layered in a flow channel 7 closure flaps 8. To adjust these flaps 8 , only the middle flap is provided with an actuator, while the other two flaps 8 are taken from the middle flap 8 via an eccentric drive 9 .

Die mittlere Verschlußklappe besteht aus einem insgesamt steifen Material und besitzt zwei gegenüberliegende geradlinig und eben verlaufende Schließkanten. Die beiden äußeren Verschlußklappen 8 besitzen dagegen an ihren der mittleren Verschlußklappe 8 zugewandten Seite jeweils einen elastischen Dichtkantenbereich 6. In diesem Bereich sind die Dichtkanten konkav in Längsrichtung gekrümmt und der gesamte Dichtkantenbereich 6 ist jeweils gegenüber der geradlinig verlaufenden Anlagefläche der mittleren Verschlußklappe 8 konkav gewölbt. Beim Schließen der Verschlußklappen 8 legen diese sich mit ihren Dichtkanten jeweils aneinander, wobei sich die beiden Dichtkantenbereiche 6 der beiden äußeren Verschlußklappen beim Übergang in die maximale Verschlußstellung elastisch verformen. Durch diese elastische Verformung kommt es zu der gewünschten einstellgenauen Regelcharakteristik mit Bezug auf das das Absperrventil durchströmende Fluid.The middle flap is made of an overall rigid material and has two opposite, straight and level closing edges. The two outer closure flaps 8 , on the other hand, each have an elastic sealing edge region 6 on their side facing the middle closure flap 8 . In this area, the sealing edges are concavely curved in the longitudinal direction and the entire sealing edge area 6 is curved concavely with respect to the rectilinear contact surface of the middle closure flap 8 . When the closure flaps 8 are closed, they lie against one another with their sealing edges, the two sealing edge regions 6 of the two outer closure flaps deforming elastically during the transition to the maximum closure position. This elastic deformation leads to the desired control characteristic with precise adjustment in relation to the fluid flowing through the shut-off valve.

Die beiden außenliegenden Verschlußklappen 8 dichten gegenüber dem Strömungskanal 7 über jeweils steife und geradlinig verlaufende Dichtkanten.The two outer flaps 8 seal against the flow channel 7 via rigid and straight sealing edges.

Beim Überdrücken der elastischen Kontur der Enden der Dichtkantenbereiche 6 der Verschlußklappe 8 erfolgt eine Verformung nach außen in Richtung der Dichtungslängskante. Dies kann die Abdichtung der Verschlußklappe 7 in deren Stirnkantenbereich erhöhen. When the elastic contour of the ends of the sealing edge regions 6 of the closure flap 8 is pressed over, a deformation takes place towards the outside in the direction of the longitudinal sealing edge. This can increase the sealing of the closure flap 7 in its front edge area.

Unabhängig von den dargestellten Ausführungsbeispielen kann der elastische Dichtkantenbereich entweder an einem steifen gegenüberliegenden Dichtkantenbereich oder einem ebenfalls elastischen Dichtkantenbereich anliegen. Grundsätzlich ist es mit Bezug auf die erfindungsgemäße Funktion gleichgültig, welche der Dichtkanten elastisch verformbar und gekrümmt vorgeformt ausgebildet sind, wenn nur eine Dichtkante zweier aneinanderliegenden Dichtkanten entsprechend ausgebildet ist.Regardless of the illustrated embodiments the elastic sealing edge area either on a stiff opposite sealing edge area or one likewise resilient sealing edge area. Basically it is indifferent to the function according to the invention, which of the sealing edges is elastically deformable and curved are preformed if only one sealing edge of two adjacent sealing edges are designed accordingly.

Claims (4)

1. Absperrelement in einem Strömungskanal mit einem beweglichen, verwindungsarm ausgebildeten und/oder gelagerten Schließteil und einem Anlagebereich für das Schließteil, bei dem das Schließteil zwischen einer an dem Anlagebereich dicht anliegenden Verschlußstellung und einer von dem Anlagebereich abgehobenen maximalen Offenstellung des Schließteiles verstellbar ist, und bei dem zumindest einer der bei der Verschlußstellung aneinanderliegenden Bereiche des Schließteils oder des Anlagebereiches elastisch ausgebildet und in Schließstellung elastisch verformt ist, dadurch gekennzeichnet, daß in einem definiert vorgegebenen schließstellungsnahen Stellbereich des Schließteils (1) ein ausschließlich von Bereichen des Schließteils und des Anlagebereiches (4) umrandeter Kanalöffnungsbereich vorliegt und daß die absolute Flächenveränderung des durchströmbaren Kanalöffnungsbereiches innerhalb des schließstellungsnahen Stellbereiches des Schließteils (1) durch elastische Verformung der verschlußbildenden, elastischen Bereiches des Schließteils (1) und/oder des Anlagebereiches (4) bei gleichen Verstellwegen des Schließteils (1) geringer ist als außerhalb dieses Stellbereiches und sich innerhalb dieses Stellbereiches mit zunehmender Schließstellung verkleinert.1. shut-off element in a flow channel with a movable, low-distortion and / or mounted closing part and a contact area for the closing part, in which the closing part is adjustable between a close position close to the contact area and a maximum open position of the closing part lifted from the contact area, and in which at least one of the areas of the closing part or the contact area lying against one another in the closed position is elastically formed and elastically deformed in the closed position, characterized in that in a defined predetermined setting position of the closing part ( 1 ) close to the closing position, only areas of the closing part and the contact area ( 4 ) framed channel opening area is present and that the absolute change in area of the flow-through channel opening area within the closing position-near adjustment range of the closing part ( 1 ) by elastic cal deformation of the closure-forming, elastic region of the closing part ( 1 ) and / or of the contact region ( 4 ) with the same adjustment paths of the closing part ( 1 ) is less than outside this adjustment range and decreases within this adjustment range with increasing closing position. 2. Absperrventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schließteil (1) eine schwenkbare Verschlußklappe ist.2. Shut-off valve according to claim 1, characterized in that the closing part ( 1 ) is a pivotable closure flap. 3. Absperrventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der elastische Bereich der Verschlußklappe (1) bzw. des Anlagebereiches (4), an dem die Verschlußklappe (1) in Schließstellung anliegt, als ein in Längsrichtung gekrümmter und mit Bezug auf die Gegen-Anlagefläche konkav gewölbter Dichtkantenbereich (6) ausgebildet ist.3. Shut-off valve according to claim 2, characterized in that the elastic region of the closure flap ( 1 ) or the contact area ( 4 ), on which the closure flap ( 1 ) rests in the closed position, as a curved in the longitudinal direction and with respect to the counter Contact surface concavely curved sealing edge area ( 6 ) is formed. 4. Absperrventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Schließteil mehrere jalousieartig zusammenwirkende, jeweils um eine Zentralachse (2) schwenkbare Verschlußklappen (8) mit jeweils gegenüberliegenden Dichtbereichen vorgesehen sind, wobei diese Dichtbereiche bei einer gegenseitigen Anlage zweier Verschlußklappen (8) wahlweise Schließteil- oder Anlagenbereichsfunktion besitzen können.4. Shut-off valve according to one of the preceding claims, characterized in that as a closing part several blind-like cooperating, each about a central axis ( 2 ) pivotable closure flaps ( 8 ) are provided with opposite sealing areas, these sealing areas in a mutual contact of two flaps ( 8 ) can optionally have a locking part or system area function.
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