DE2146170A1

DE2146170A1 - Drosselklappe

Info

Publication number: DE2146170A1
Application number: DE19712146170
Authority: DE
Inventors: Jr B M Mcneely
Original assignee: Keystone International Holdings Corp
Current assignee: Keystone International Holdings Corp
Priority date: 1970-09-15
Filing date: 1971-09-15
Publication date: 1972-03-16
Also published as: JPS567092B1; NL170979C; SE373645B; GB1367486A; US3680833A; CA947269A; NL7112530A; ES395296A1; DE2146170C2; FR2107657A5

Description

PATENTANWÄLTE

PATENTANWÄLTE LICHT, HANSMANN, HERRMANN 8 MÖNCHEN 2 · TH ERES I ENSTRASS E 33

Dipl.-Ing. MARTIN LICHT Dr. REINHOLD SCHMIDT Dipl.-Wirfsch.-Ing. AXEL HANSMANN Dipl.-Phys. SEBASTIAN HERRMANN

München,den 14ο September 1971

Ihr Zeichen Unser Zeichen

Ho/Wi

Keystone Inbernational, Inc«
5325 Kirby Drive
Houston, Texas 77005
USA.

"Drosselklappe"

Die Erfindung betrifft Absperrorgane und insbesondere Drosselklappen mit darin befindlicher Drosselscheibe.

Absperrorgane der genannten Drosselbauart sind in weitem Umfang bekannt und werden in der Praxis benutzt. Sie
weisen gewisse, ihnen eigene Begrenzungen im Betriebe auf, welche ihre Verwendbarkeit einschränken. Bei Absperrorganen ist gewöhnlich eine Abdichtung von Metall

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zu Metall oder von Metall gegenüber elastischem Material vorgesehene Um zu gewährleisten, daß das Absperrorgan wirksam gegenüber Leckage abgedichtet wird, ist es erforderlich, den Bereich der Berührung zwischen den Dichtungskantea des Iferschlußkcxrpers und des Sitzes abzudichten, das heißt daß die Dichtungsmittel gegenüber Arbeitsdruck gehalten, werden müssen,» Wenn, wie gewöhnlich üblich, ein elastischer Sitzkörper benutzt wird, dann geschieht die Abdichtung wenigstens teilweise durch die radial nach aussen gerichtete Verformung des Sitzes am Umfang des Verschlußkörpers» Die Folge ist davon, daß der Sitzkörper einen Dichtungsdruck gegen die Kanten des Verschluß— oder Scheibenkörpers ausübt. Da die Verformung des elastischen Sitzkörpers durch Gleitkontakt am Verschlußkörper stattfindet, besteht ein beträchtlicher Zug bzw. eine Reibung zwischen den Kanten des Verschlußkörpers und des Sitzkörpers, wenn der "ferschluB-körper in die geschlossene Position und aus der geschlossenen Position bewegt wird. Das wesentliche Merkmal der Berührung zwischen dem drehbaren Verschlußkörper und dem Sitz besteht in dem sogenannten Berührungswinkel. Der Berührungswinkel kann als der Winkel bezeichnet werden, welcher in der Ebene eines durch die Mitte der Scheibe gelegten Scheibenradius zwischen dem Sitz und einer linie liegt, welche tangential zur Scheibe am Punkt der Berührung zwischen Scheibenkante und Sitz gezogen ist. Ein grosser Berührungswinkel reduziert die erforderlichen Torsions- bzw» Drehmoment— kräfte, während ein kleiner Winkel eine Zunahme dieser Kräfte erforderlich macht.

Bei herkömmlichen Drosselklappen liegen die Dichtungskanten der Scheibe in einer Ebene mit der Drehachse der Scheibe, während eine durch die Scheibe verlaufende Ebene quer zur Längsachse des Drosselgehäuses verläuft, wenn die Scheibe sich in der geschlossenen Position befindet und der Berührung swinkel 0° beträgt.

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Bei Drosselklappen der Winkelverschlußbauform, also bei · A"bsperrorganen, bei welchen die Scheibe elliptisch ist und bei welchen sich die Scheibe unter einem schrägen Winkel zur Querachse der Gehäusebohrung auf ihren Sitz auflegt, nimmt der Berührungswinkel von einem Maximalwert von einem senkrecht zur Wellenachse liegenden Punkt bis zu einem Wert von O⁰ am Schnittpunkt mit der Welle ab„ Es bestehen beträchtliche Zugkräfte und das Erfordernis nach verhältnismäßig hohem Drehmoment, um die Scheibe auf ihren Sitz zu bewegen und von ihrem Sitz wieder zu lösen. Das erforderliche Drehmoment, um den Verschlußkörper eines Ab— sperrorganes auf seinem Sitz anzulegen und von diesem wieder zu lösen, stellt einen wesentlichen Faktor der Anlagen dar, bei welchen das Absperrorgan durch Antriebe pneumatischer, hydraulischer, elektrischer oder anderer Wirkungsweise betätigbar ist. Entsprechend erfordern größere Drehmomente den Einsatz größerer Antriebe.

Eine weitere betriebliche Begrenzung herkömmlicher Drosselklappen ist darin zu sehen, daß es zur vollständigen Öffnung des Absperrorgans und bei einem dem Nabendurchmesser entsprechenden Scheibenprofil notwendig ist, daß die Scheibe um nahezu 90° gedreht wird. Dies hängt von der relativen Dicke der Nabe zur Scheibe ab. Es ist offensichtlich, daß ein Antrieb mit einer bestimmten, zur Verfugung stehenden Antriebsenergie ein höheres Drehmoment erzeugt, falls eine kleine Drehung erforderlich ist. Herkömmliche Drosselklappen erfordern also zur Drehung in die vollständig geöffnete Position einen Antrieb mit einer größeren Torsionskapazität als Absperrorgane, welche zur Öffnung weniger gedreht werden müssen. Auch in diesem Fall sind die Abmessungen des Antriebes von Bedeutung.

Die meisten, im Gebrauch befindlichen Drosselklappen eignen sich nicht zur Mengenbemessung der Strömung, wenn die

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Flügel zwischen etwa O⁰ und 20° geöffnet sind_o Der Grund liegt darin, daß die Strömung bzw« daß die Strömungsgeschwindigkeit "bei derart kleinen Flügelöffnungen in herkömmlichen Absperrorganen gewöhnlich nicht linear ist· Dadurch wird die Verwendbarkeit des Absperrorgans im unteren Bereich der Scheibenöffnung zur Bemessung der Strömung stark reduziert.

V/enn Scheiben herkömmlicher Scheiben-Absperrorgane sich in einer 90°-Öffnungsposition befinden und wenn innerhalb des Absperrorgans turbulente Strömung vorherrscht, dann kann ein Restmoment bestehen, welches die Neigung besitzt, die Scheibe zu schließen. Als Folge davon ist es erforderlich, daß der dem Absperrorgan zugeordnete Antrieb in einer bestimmten Position der Scheibe verriegelbar ist, um zu verhindern, daß sich die Scheibe bewegt und plötzlich, einen Bruch der Leitung herbeiführend, geschlossen wird«,

Bei herkömmlichen Scheiben-Absperrorganen bzw₀ Klappen wird die geschlossene Scheibe unter Druck unterschiedlich belastet, und zwar im wesentlichen in gleicher Weise wie ein Balken. Es ist infolgedessen erforderliche nach zu erwartendem Maximaldruck die Scheibe ausreichend fest auszulegen, um diesem Druck zu widerstehen. Dies bedeutet bei höheren Drücken erhöhtes Scheibengewicht. Dies wiederum führt zu einer Gewichtszunahme des gesamten Absperrorganes und zu einer Erhöhung der Materialkosten.

Da, wie vorangehend erwähnt, ein beträchtlicher Zug bzw. eine Reibung zwischen dem Sitzkörper des Absperrorganes und dem Verschlußkörper an dessen Sitzkante besteht, wenn der Verschlußkörper von seiner geöffneten in die geschlossene Position bewegt wird, unterliegt der Sitz des Absperrorgans einer beträchtlichen Abnutzung und muß infolgedessen

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öfters ausgetauscht werden₀ Dies stellt jedoch ein teures Verfahren dar, sowohl was das verwendete Material als auch was die erforderliche Viar tungszeit beim Austauschen, der verschließenden Sitzkörper betrifft.

Davon ausgehend besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Absperrorgan mit verbesserten Eigenschaften des Sitzkörpers zu bilden ο Das Absperrorgan soll bessere ^trömungs— und Steuerungseigenschaften besitzen als bislang bekannte Absperrorgane ο Das.Absperrorgan gemäß der Erfindung soll als Drosselklappe ausgebildet ein minimales Drehmoment erfordern, um die Öffnungs- und Verschlußbewe— gungen vornehmen zu können« Der Verschlußkörper soll ein verbessertes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht besitzen und infolgedessen zu reduzierten Materialkosten führen«

Die Sitzfläche der Drosselklappe soll mit einer austauschbaren bzw. erneuerbaren Fläche versehen sein, ohne Bauteile des Absperrorgans selbst austauschen oder verändern zu müssen.

Die Drosselklappe gemäß der Erfindung weist ein Gehäuse mit darin befindlicher iJfcrömungsbahn auf. Ein geeigneter Sitz befindet sich innerhalb des Gehäuses und umgibt die Strömungsbahn;; ein versetzter Verschlußkörper ist bewegbar innerhalb des Gehäuses gelagert, um die Strömung innerhalb der Strömungsbahn steuern zu können. Der \erschlußkörper weist einen Mittelteil bzw. eine Nabe auf, durch welche sich die Drehackse erstreckt.Erste und zweite, versetzt zueinander befindliche Flügel sind am Mittelteil angebracht. Die Umfangskante des ersten Flügels liegt in einer Ebene, welche sich exzentrisch zur Drehachse durch die Nabe erstreckt, während die Umfangskante des zweiten Flügels gleichfalls in einer Ebene liegt, welche exzentrisch zur Drehachse der ^iviabe ausgerichtet ist. Die ersten und zweiten, exzentrisch zur

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Drehachse der Nabe ausgerichteten Ebenen fallen nicht zusammen und befinden sich auf den gegenüberliegenden LS ei ten der Nabe bzw. des Mittelteiles=,

Die Erfindung ist verwirklicht in einem als Drosselklappe ausgebildeten Absperrorgan, bei welchem der Verschlußkörper ein Paar symmetrisch angeordneter Flügel aufweist» Die Umfangskanten dieser Flügel liegen in einander nicht deckenden Ebenen exzentrisch zur Drehachse, welche durch die Nabe des Verschlußkörpers verläuft»

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind an Hand der beigefügten Zeichnungen erläutert«

Fig. 1 der Zeichnungen ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht des erfindungsgemäßen Absperrorgans unter Darstellung des neuartigen. Verschlußkörpers₀

Fig. 2 ist eine isometrische Ansicht des in Fig. 1 dargestellten Verschlußkörpers ;_;

Figo 3 ist eine Schnittansicht von Linie 3—3 in Fig, 2;

Fig. 4 ist eine Ansicht von Linie 4—4 in Fig. 2L'_t Fig. 5 ist eine Ansicht von Linie 5-5 in Figo 2;

Fig„ 6 ist eine graphische Darstellung des Verhältnisses der Strömung innerhalb des Absperrorgans gegenüber dem Öffnungswinkel des Flügels. Der Kurvenverlauf für herkömmliche Drosselklappen ist in ausgezogener Linie dargestellt, während der Kurvenverlauf für das erfindungsgemäße Absperrorgan gestrichelt wiedergegeben ist;

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Pig_o 7 ist eine graphische Darstellung des Verhältnisses eines 'an einer Scheibe wirkenden, dynamischen Drehmomentes gegenüber dem Öffnungswinkel des Flügels, Der Kurvenverlauf für herkömmliche Drosselklappen ist durchgezogen, während der Kurvenverlauf für das erfindungsgemäße Absperrorgan gestrichelt dargestellt ist.

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind, ohne als Einsehränkung zu gelten, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. In Pig. 1 derselben ist ein Drosselgehäuse 10 dargestellt, in welchem sich eine zylindrische Strömungsbahn 11 befindet. Das Gehäuse 10 weist einander gegenüberliegende Planschkörper 12 und 13, in welchen geeignete Öffnungen bzw,. Bohrungen 14 und 15 vorgesehen sind» auf_e Mit Hilfe der sich durch die Plansche erstreckenden Bohrungen kann das Gehäuse 10 des Absperrorgans in eine Leitung zwischen geeigneten Planschen befestigt werden. In diesem Pail werden die Plansche an die Planschkörper 12 und 13 des Gehäuses angepasst und an diesen befestigt. Innerhalb des Gehäuses 10 befindet sich ein Klappensitz 16, welcher obwohl gewöhnlich aus einem elastischen Material bestehend, auch aus Metall gefertigt werden kann. Obwohl gewöhnlich von einem Klappensitz oder von entsprechenden, einen Sitz darstellenden Vorrichtungen gesprochen wird, kann bei bestimmten Ausführungsformen von Drosselorganen die Innenseite des Drosselorgangehäuses selbst die Sitzfläche darstellen. Wenn infolgedessen der Ausdruck DrosseMtz oder-Sitzfläche nachfolgend angeführt wird, dann schließt diese Bezeichnung auch getrennte Drosselsitze innerhalb des Gehäuses oder die Innenfläche des Drosselgehäuses selbst ein, wenn diese als Sitzfläche wirkt. Der Klappensitz 16 besteht aus einem ringförmigen Körper, welcher die Strömungsbahn 11 umschließt.

Innerhalb der Strömungsbahn 11 im Gehäuse 10 ist eine Drosselklappe drehbar gelagert. Der Verschluß- oder Drossel-

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körper 17 ist innerhalb des Gehäuses 10 mit Hilfe eines Schaftes angeordnet und gelagert. Der Schaft weist obere und untere Teile 18 und 19 auf, welche sich durch Öffnungen des Klappensitzes 16 erstrecken* L/er untere Schaft 19 ist im unteren Teil des Gehäuses IO gelagert, während der obere Teil 18 im oberen Gehäuseteil gelagert ist. Ein Teil 45 des Schaftes 18 erstreckt sich nach aussen und ist durch ein geeignetes v.erkeeug oder einen Antrieb betätigbar, um den Drosselkörper 17 zwischen geöffneter und geschlossener Position su drehen« Obwohl der Drossel körper 17 gemäß Darstellung mittels eines einseinen Schaftes drehbar ist, welcher sich durch den Drosselkürper 17 erstreckt, können auch zwei Schaltelemente, jeweils eines am Ende des Drosselkörpers 17 sur Anwendung gebracht- v/erden. Vom Gehäuse 10 erstreckt sich ein Ansats 20 nach aussen« Lurch diesen Ansatz verläuft der obere Teil 4 5 des oberen Teils 18 des Schaftkörpers_c Obwohl nicht dargestellt, befindet rieh im Ansäte 20 eine Büchse und eine Dichtung, um den öl·.eren Teil 18 des Schaftes abzudichten und um eine Leckage an oiesem Punkt der Drosselklappe zu unterbinden.

Aus den Figuren 2 bis 5 der Zeichnungen ist zu ersehen, daß der Verschluß- bzw. Drosselkörper 17 aus einem Mittelteil und aus einem Paar symmetrisch angeordneter Flügel besteht» Der Mittelteil des Drosselkörpers 17 wird durch zwei im wesentlichen zylindrische, koachsiale Teile 34 und 35 gebildet. Diese besitzen im wesentlichen die gleiche Länge und erstrecken sich von einem Paar gewölbter Körper 36 und 37» welche sie schneidend durchsetzen. Die gewölbten Körper 36 und 37 sind entlang ihrer Basis miteinander verbunden und bilden eine im wesentlichen hohle Kammer, welche durch eine Bohrung 44 durchsetzt ist. Diese Bohrung verläuft durch die koachsialen Teile 34 und 35. G-emäß Fig. 3 der Zeicknungen liegen die miteinander verbundenen, gewölbten Körper 36 und 37 an ihren Scheitelpunkten, flächen eben mit den Oberseiten der durchsetzenden, zylindrischen Teile 34 und 33« In anderen Worten, der senkrechte Abstand zwischen den Scheitelpunkten der

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güV/öLbb;m Körpor 5h und 5'/ mitspricht Lm i/e-uüitLichan dem AuoUundurohinoiJHer.· dar zy LLndr.'L,';,;h';n Tel Lb Η und J^cj > Eo int alia B¹Ig. .5 dor Zeichnungen htm Loh t; 1. Loh, daii di.--; durch den Schnitt der gewölbten Körper 36 und VJ vevl uifendö iiibene fLäohengleioh Lyt mit öiiitjr Ebene, welche mLb dem Durchmesuer der zylindrischen TeLLe 34 und 35 zusammenfällt. Gewöhnlich ist der VeruohLuÜ- bzw.> Droscelkörper«itz als symmetrischer Körper ausgebildet.

Die zum Verschließen dienenden Flügel des irosselkörpers 17 können als flache, im wesentlichen halbkreisförmige Körper 38 und 39 angesehen werden. Die entsprechenden Enden dieser Hügel sind mit den zylindrischen Teilen 34 und 35 an deren freien Enden verbunden» Gemäß Pigο 4 der Zeichnungen verbin den die halbkreisförmigen Körper 38 und 39 die zylindrischen Teile 35 und 34 auf den gegenüberliegenden Seiten der Dreh«t achse, welche durch die zylindrischen Teile 34 und 35 verläuft. Die Drehachse ist als koachsiale Achse der zylindrischen Teile 34 und 35 anzusehen. Die Flächen 40 und 41 der halbkreisförmigen Körper 38 und 39 sind entgegengesetzt gerichtet und befinden sich auf den gegenüberliegenden Seiten des Drosselkörpers 17. Die Fläche 40 befindet sich in einer Ebene, welche die Flächen der zylindrischen Teile 34 und 35 und den Scheitel des gewölbten Körpers 36 im wesentlichen tangiert. Die Fläche 41 liegt in einer Ebene, welche im wesentlichen die entgegengesetzten Flächen der zylindrischen Teile 34 und 35 und den Scheitel des gewölbten Körpers 37 tangiert. Die die Flächen 40 und 41 enthaltenden Ebenen liegen parallel zueinander■> Die halbkreisförmigen Körper 38 und 39 sind am Mittelteil angesetzt, welcher durch die gewölbten Körper '36 und 37 und die durchsetzenden, zylindrischen Teile 34 und 35 gebildet ist. Die Verbindung besteht aus einem kurvenförmigen Abschnitt 42. bzw. 43. Der kurvenförmige Abschnitt 42. erstreckt sich vom inneren Umfang den halbkreisförmigen Körpers 38 und iut mit dem Schnitt der gewölbten Körper 36 und 37 verbunden. Der

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kurvenförmig '/erlaufende ti.bE5ohni.bt \X jjtelLb In .Iac Tat eine Vet· Länge rung den gewöLbban Körpers 37 flat· und begibst im weiJüntLLiihüii den gleichen Ra.di.iU3 wie dieaer Körper» JLe sich aus B¹Lg₁ 3 der Zeichnungen ergibt, bilden der kurvenförmig verlaufende Abschnitt 42 und die AussenfIache dea gewölbben Körpers 37 eine im wesentlichen glabbe, gleichförmige Fläche, welche α ich bis zum inneren Umfang des halbkreisförmigen Körpers 38 erstreckte Der kurvenförmig verlaufende Abschnitb 43, welcher den halbkreisförmigen Körper 39 mit dem Mittelteil des JDrosselkörpersitzes verbindet, grenzt am Innenumfang des halbkreisförmigen Körpers 39 an und erstreckt sich nach innen bis zum Schnitt der gewölbten Körper 36 und 37· Der Abschnitt 4-3 ist eine Verlängerung des gewölbten Körpers 36 und weist im wesentlichen gleichen Radius der Krümmung auf wie der Körper 36. Auf diese Weise ist wie vorangehend beschrieben eine im wesentlichen gleichförmige und glatte Fläche gebildet. Die Flügel des Droseelkörpers 17 sind diagonal über die Drehachse gesehen in der Tat spiegelbildlich angeordnet.

Obwohl die verschiedenen Einzelteile des Drosselkörpers 17 getrennt beschrieben wurden, um den Aufbau des Yerschluß- köspers klarzustellen, sei daraufhingewiesen, daß der Verschluß- bzw. Drosselkörper 17 als einzelner, einstückiger und gewöhnlich gegossener Körper geformt ist. Alle einander schneidenden Flächen und Teile fließen in glatter Weise ineinander über. Der Verschluß- oder Drosselkörper 17 ist im wesentlichen kreisförmig ausgebildet, gesehen in einer Ebene parallel zu den Ebenen, welche durch die Umfangskanten der Flügel verlaufen.

V/ie der vorangehenden Beschreibung zu entnehmen iijt, können verschiedene Formen und AusgesSalbungen im Rahmen der vor-.liegenden Erfindung benutzb werden, um die Drosselklappe gemäß der Erfindung zu bilden. Das wesentliche Merkmal der Drosselklappe .ist darin zu sehen, daß die Umfangskanten der

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Verschlußflügel in Ebenen liegen, welche nicht zusammenfallen und welche sich auf den gegenüberliegenden, entgegengesetzten Seiten der durch den Mittelteil verlaufenden Drehachse befinden, das heißt, die Ebenen liegen exzentrisch bezüglich der Drehachse. Obwohl die Ebenen in der dargestellten Ausfülirungsform als parallel zueinander wiedergegeben sind, ist dies nicht unbedingt erforderliche Es ist zum Beispiel möglich, daß die eine der Umfangskanten enthaltenden Ebene unter einem Winkel zur anderen Ebene verlauft, so daß einer der Flügel einen elliptischen Umfang aufweist, während dor Umfang des anderen Flügels kreisförmig ausgebildet ist c

Obwohl der Verschluß- bzw. Drosselkörper, gesehen in einer Ebene im wesentlichen parallel zu den die- Umfangskanten enthaltenden Ebenen bei Parallellage derselben kreisförmige Uinfangslini e beeil-zt, ist es auch möglich, den Verschlußol(U' Droiiiielkörpei¹ gemäß de3' Erfindung κο auszubilden, daß das Profil elliptisch verläuft. Bei Drosselorganen, bei welchen sich der Verschlußkörper unter einem 3ehragwinkel zur Querachse der Strömungsbahn innerhalb des Gehäuses aufsetzt, ist der Umfang des Verschlußkörpers elliptisch auszubilden«

Besondere Vorteile der Drosselklappe gemäß der Erfindung er* geben sich am besten unter Bezugnahme auf die Figuren 6 und der Zeichnungen. In Fig. 6 der Zeichnungen ist das Verhältnis der Strömung durch die Drosselklappe gegenüber dem Flügelwinkel dargestellt. Gemäß Darstellung erfordern gewöhnliche Drosselklappen bei einer bestimmten Strömungsgeschwindigkeit ein höheres Ausmaß der Öffnung des Verschlußkörpers bzw. der Scheibe als dies für die Drosselklappenkörper erfindungsgemäßer Form der Fall ist. Dieses Merkmal ist im Betriebe von Bedeutung für die erforderliche Gesamtenergie der Antriebe bzw. V/erkzeuge, welche benutzt werden, um den Verschlußkörper in erforderlicher weise zu drehen. Es ist

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zu ersehen, daß bei herkömmlichen Verschlußkörpern der Abstand der Bewegung bzw. der Austrag der Energie für den Drosselantrieb erforderlicherweise über einem größeren Winkel verteilt ist als im Falle des versetzt angeordneten Verschlußkörpers gemäß der Erfindung. In anderen Worten, die Torsionsfähigkeit des Antriebes bzw. Werkzeuges ist geringer. So erzeugt beispielsweise ein Antrieb mit einer verfügbaren Energie von 14 m. /kp zur Drehung von 60° ein höheres Ausgangsdrehmoment als bei Verwendung, um eine Drehung von 90° durchzuführen. Dies bedeutet, daß ein bestimmter Drehantrieb eine höhere Torsionskapazität, das heißt ein höheres Drehmoment zum Öffnen und Schließen einer Drosselklappe gemäß der Erfindung aufweist, als dies für herkömmliche Drosselklappen der Fall ist. Dies bedeutet, daß bei der verbesserten, erfindungsgemäßen Drosselklappe kleinere Antriebe als bei herkömmlichen Drosselklappenorganen verwendet werden können,, Es ist ersichtlich, daß bei herkömmlichen Drosselklappen die ersten 15 oder 20° der Öffnung und die letzten 15 oder 20° der Öffnung von variablen, vergleichsweise allmählichem Kurvenverlauf sind. Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Drosselklappe ist jedoch der anfängliche Verlauf, das heißt, sind die ersten 15 bis 20° der Flügelwinkelöffnung, nahezu linear und verhältnismäßig steil. Es hat sich in der Pr_axis als im wesentlichen vorteilhaft erwiesen, nur den linearen Teil der Kurve zur Steuerung des Durchflusses zu verwenden. So sind bei herkömmlichen Verschlüssen die Klappen im wesentlichen so in ihren Abmessungen auf die Strömungsbedingungen abgestellt, daß sie im wesentlichen zwischen 20° und 70° einer Gesamtöffnung des Flügels von 90 arbeiten· Bei der erfindungsgemäßen Drosselklappe kann dieser Arbeitsbereich den Öffnungsbereich von etwa 0 bis 60 bei einem Gesamtarbeitsbereich von 80° decken» Dies stellt nicht nur einen größeren, nutzbringenden Prozentsatz des gesamten, zur Verfügung stehenden Arbeitsbereiches dar, wesentlicher ist, daß in diesem Bereich

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der Anfangsteil der Kurve liegt, das heißt der untere Bereich der Öffnung·

Der nächste Punkt der Betrachtung "bezieht sich, auf die dynamischen Verhältnisse einer Strömung an einer teilweise geöffneten Scheibe· Wie bereits erwähnt, besitzt die Strömung innerhalb eines Absperrorganes die Neigung, mittels !orsionsmoment das Absperrorgan zu schließen, wenn der Verschlußkörper bzw. die Scheibe" bei herkömmlichen Drosselklappen teilweise geöffnet ist. Das durch das Medium an der Scheibe ausgeübte Drehmoment wird als dynamisches Drehmoment bezeichnet. Wie aus Pig· 7 der Zeichnungen zu entnehmen ist (eine Gegenüberstellung des dynamischen Drehmomentes gegenüber dem Flügelwinkel), zeigt die Strömung bei einem erfindungsgemäßen Absperrorgan, das heißt bei einer Drosselklappe mit einem Berührungswinkel von 12L· 1/2°, ein Verschlußmoment über Flügelwinkeln von 0° bis 90° Öffnung wenig Berührungswinkel, das heißt 12: 1/2? und ein Öffnungsmoment auf den letzten 12 1/2:°· Dies stellt einen Vorteil für normalerweise in vollständig geöffnete Lage befindliche Absperrorgane dar, da die Strömung diese Position gegen einen Anschlag beibehält. Bei herkömmlichen Drosselklappen muß indessen ein Antrieb bzw. Betätigungsorgan benutzt werden, um in geöffneter Position des Verschlußkörpers zu gewährleisten, daß dieser nicht in Verschlußlage verdreht wird· Ein weiterer wesentlichen Vorteil der erfindungsgemäßen Drosselklappe ist aus Pig· 8 der Zeichnungen insofern "zu entnehmen, als cbarindie Ausgestaltung des Absperrorgans das maximale, dynamische Drehmoment wesentlich reduziert wird·

JiS hat sich herausgestellt, daß die erfindungsgemäße Drosselklappe bei Verwendung eines Berührungawinkels von 12 I/2P vollständig ohne Blockierung arbeitet und sich ohne Ausüben eines großen Drehmomentes vom Sita lösen läßt· Dies bedeutet natürlich, daß die Antriebe für das

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Absperrorgan kleiner ausgeführt werden können. Ein weiterer wesentlicher Vorteil besteht darin, daß der Gesamtwinkel der Drehbewegung des Verschlußkörpers, um diesen in maximale Öffnungslage zu bringen, um die Größe des Eonstruk— tions- bzw. Berührungswinkels geringer ist als der Winkel, welcher für herkömmliche Drosselklappen erforderlich ist· So erfordert beispielsweise ein Absperrorgan versetzter Bauform gemäß der Erfindung mit einem Winkel von 12 l/2°^J nur etwa 77 1/2° Drehung, um ein dem Normdurchmesser entsprechendes Scheibenprofil hervorzurufen.,

Das erfindungsgemäße Absperrorgan weist die Fertigung und die Wartung betreffende Vorteile auf« Die geschlossene Scheibe einer Drosselklappe wird durch einen Differentialdruck in Form eines Trägers belastet. Wie ohne weiteres erkennbar ist, weist der Verschlußkörper bzw« die Scheibe des Absperrorgans gemäß der Erfindung die Form eines Trägers mit einem größeren Widerstandsmoment auf, als Ver— schlußkörper, deren Masse auf der Mittellinie liegt· Dies bedeutet einfach, daß der erfindungsgemäße Verschluß« körper bei einem geringeren Gewicht ein höheres Widerstandsmoment aufweist als herkömmliche Verschlußorgane· Was den Punkt der Wartung betrifft, so ist aus Fig· I der Zeichnungen zu entnehmen, daß sich der V_erschlußflügel des Verschlußkörpers 17 auf eine neue Fläche aufsetzt, falls der Sitz 16 um eine Achse quer zur Strömungsbahn des Ab— sperrorgans: und zur Drehachse des Verschlußkörpers gedreht wird. Dies ist von Bedeutung insofern, als abgenutzte oder der Erosion unterworfene Sitzflächen auf einfache Weise repariert werden können, ohne den gesamten Sitz ausbauen zu müssen. Mit anderen Worten, dies bedeutet, daß ein einzelner Sitz des Absperrorgans doppelt so lange als bislang üblich verwendet werden kann»

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Claims

Patentansprüche

eS Drosselklappe mit einem, eine Strömungsbahn umschließenden Gehäuse, innerhalb welchem ein die Strömungsbahn eingrenzender Sitz vorgesehen ist, und mit einem innerhalb des Gehäuses zwischen geöffneter und geschlossener Position drehbaren Verschlußkörper, dessen Drehachse durch seinen Mittelteil verläuft, bei welchem erste und zweite Flügel angebracht sind und sich in Verschlußpοsation unter Abdichtung an den Sitz anlegen, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangskante des ersten Flügels (38) in einer ersten Ebene exzentrisch zur Drehachse liegt, daß die Umfangskante des zweiten Flügels (39) in einer zweiten Ebene exzentrisch zur Drehachse liegt, und daß die erste und zweite Ebene, nicht zusammenfallend, auf den entgegengesetzten Seiten der Drehachse verlaufen«

"h* Drosselklappe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel der Klappe symmetrisch bezüglich des Mittelteils (34,35) angeordnet sind,

3· Drosselklappe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Ebenen im wesentlichen parallel zueinander liegen.

4· Drosselklappe nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelteil aus einem Paar zylindrischer, koachsialer Körper (34,35) besteht, welche je mit einem Ende ein Paar gewölbter, an ihrer Basis verbundener Körper (36,37) schneiden und sich von diesen erstrecken, daß der Durchmesser der zylindrischen Körper im wesentlichen dem senkrechten Abstand zwischen den Scheitelpunkten der gewölbten Körper entspricht, daß eine durch den Schnitt der gewölbten Körper geführte Ebene mit einem Durchmesser

Körper zusammenfällt, daß jeder der

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Flügel durch einen flachen, im wesentlichen halbkreisförmigen Körper gebildet ist, welcher erste und zweite 3feiten aufweist, daß die entsprechenden Enden der halb«- kreisförmigen Körper an den zylindrischen Körpern nahe deren freien Enden angrenzen, daß die erste Seite des einen ersten Flügel bildenden, halbkreisförmigen Körpers in einer Ebene liegt, welche im wesentlichen tangential zur Fläche der zylindrischen Körper und zum Scheitel eines der gewölbten Körper verläuft, daß die erste Seite des den zweiten Flügel darstellenden, halbkreisförmigen Körpers in einer Ebene liegt, welche im wesentlichen tangential zur Fläche der zylindrischen Körper und zum Scheitel des anderen, §@WQlfet§8. Körpers verläuft, daß die ersten und zweiten Flügel ferner kurvenförmig verlaufende Abschnitte aufweisen, welche die halbkreisförmigen, flachen Körper mit dem Mittelteil verbinden, daß der kurvenförmige Abschnitt des ersten Flügels eine Verlängerung eines der gewölbten Körper darstellt und mit dem Innenumfang des halbkreisförmigen Körpers des ersten Flügels verbunden ist, daß der kurvenförmige Abschnitt des zweiten Flügels eine Verlängerung des anderen gewölbten Körpers darstellt und mit dem Innenumfang des halbkreisförmigen Körpers des zweiten Flügels verbunden ist, daß die Aussenflachen der gewölbten Körper und der verbindenden kurvenförmigen Flächen an allen Punkten ihrer Überschneidung glatt und gleichförmig verlaufen, und daß die zweiten Flächen der halbkreisförmigen Körper in nicht zusammenfallenden Ebenen liegen.

5· Verschlußkörper für Drosselklappen nach den vorangehenden Ansprüchen, wobei der Verschlußkörper drehbar im Gehäuse der Drosselklappe gelagert ist» dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußkörper einen Mittelteil aufweist, daß die Drehachse des Verschlußkörpers in Längsrichtung durch den Mittelteil verläuft, daß erste und zweite Flügel am Mittelteil angebracht sind, wobei die Umfangt, kante des

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ersten Flügels in einer ersten Ebene liegt, welche exzentrisch zur Drehachse angeordnet ist, daß die Umfangskante des zweiten Flügels in einer zweiten, exzentrisch zur Drehachse liegenden Ebene ausgerichtet ist, und daß die ersten und zweiten Ebenen nicht zusammenfallen und auf den entgegengesetzten Seiten der Drehachse liegen»

60 Yerschlußkörper nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel symmetrisch bezüglich des Mittelteils angeordnet sind,

7β "Verschlußkörper nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und die zweiten Ebenen im we·= sentliehen parallel zueinander liegen.

8. Verschlußkörper nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelteil aus einem Paar zylindrischer, koachsialer Körper (34135) besteht, welche je mit einem Ende ein Paar gewölbter, an ihrer Basis verbundener Körper (36,37) schneiden und sich von diesen erstrecken, daß der Durchmesser der zylindrischen Körper im wesentlichen dem senkrechten Abstand zwischen den Scheitelpunkten der gewölbten Körper entspricht, daß eine durch den Schnitt der gewölbten Körper geführte Ebene mit einem Durchmesser durch die zylindrischen Körper zusammenfällt, daß jeder der Flügel durch einen flachen, im wesentlichen halbkreisförmigen Körper gebildet ist, welcher erste und zweite Seiten aufweist, daß die entsprechenden Enden der halbkreisförmigen Körper an den zylindrischen Körpern nahe deren freien Enden angrenzen, daß die erste Seite des einen ersten Flügel bildenden, halbkreisförmigen Körpers in einer Ebene liegt, welche im wesentlichen tangential zur Fläche der zylindrischen Körper und zum Scheitel eines der gewölbten Körper verläuft, daß die erste Seite des den zweiten Flügel darstellenden, halbkreisförmigen Körpers

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in einer Ebene liegt, welche im wesentlichen tangential zur Fläche der zylindrischen Körper und zum Scheitel des anderen gewölbten Körpers verläuft, daß die ersten und zweiten Flügel ferner kurvenförmig verlaufende Abschnitte aufweisen, welche die halbkreisförmigen, flachen Körper mit dem Mittelteil verbinden, daß der kurvenförmige Abschnitt des ersten Flügels eine Verlängerung eines der gewölbten Körper darstellt und mit dem Innenumfang des halbkreisförmigen Körpers des ersten Flügels verbunden ist, daß der kurvenförmige Abschnitt des zweiten Flügels eine Verlängerung des anderen gewölbten Körpers darstellt und mit dem Innenumfang des halbkreisförmigen Körpers des zweiten Flügels verbunden ist, daß die AfUs senf lachen der gewölbten Körper und der verbindenden kurvenförmigen Flächen an allen Punkten ihrer Überschneidung glatt und gleichförmig verlaufen, und daß die zweiten Flächen der halbkreisförmigen Körper in nicht zusammenfallenden Ebenen liegene

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