DE2146170C2 - Klappenscheibe für eine Drosselklappe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Klappenscheibe für eine Drosselklappe entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Eine derartige Klappenscheibe ist aus der AT-PS 1 84 011 bekannt; diese besteht aus einem zylindrischen Teil und zwei zu dessen Achse versetzt angeordneten halbkreisförmigen Scheiben, die durch Rippen versteift sind. Bei einer derartigen Klappenscheibe ergeben sich jedoch wegen des durch die Rippen erhöhten Gewichts und des relativ hohen Strömungswiderstandes am zylindrischen Teil ungünstige Strömungsverhältnisse, und es sind auch relativ hohe Kräfte erforderlich, um die Klappenscheibe zu betätigen bzw. in einer bestimmten Öffnungsstellung zu halten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Klappenscheibe der eingangs genannten Art so auszubilden, daß ein möglichst günstiges Strömungsverhalten und ein großes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht erreicht wird.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs angegebenen Merkmale.

Die vorgeschlagene Ausbildung führt zu einer Klappenscheibe mit geringem Gewicht bei hohem Widerstandsmoment. Die Strömungsverhältnisse sind derart, daß sie die voll geöffnete Stellung der Klappenscheibe bei einem Drehwinkel von weniger als 90° ergibt und die Beziehung zwischen der Durchflußmenge und dem Drehwinkel nahezu im gesamten Arbeitsbereich von 0 bis 80° linear ist. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß das dynamische Drehmoment der zu steuernden Strömung, das bestrebt ist, die Klappenscheibe zu schließen, gering ist, so daß auch die erforderlichen Betätigungs- bzw. Haltekräfte entsprechend reduziert werden können.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Fi g. 1 bis 7 beispielsweise erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Vertikalschnitt einer Drosselklappe mit der erfindungsgemäßen Klappenscheibe,

F i g. 2 eine Draufsicht der Klappenscheibe,

F i g. 3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 in F i g. 2,

Fig.4 eine Ansicht entsprechend der Linie 4-4 in Fig. 2,

Fig.5 eine Ansicht entsprechend der Linie 5-5 in F i g. 2 und

F i g. 6 und 7 die Abhängigkeit der Durchflußmenge bzw. des Drehmoments vom Drehwinkel der Klappenscheibe.

F i g. 1 zeigt ein Drosselklappengehäuse 10 mit zylindrischer Strömungsbahn 11. Das Gehäuse 10 hat einander gegenüberliegende Flansche 12 und 13 mit öffnungen 14 und 15 für Befestigungselemente. Innerhalb des Gehäuses 10 befindet sich ein Klappensitz 16, zum Beispiel aus einem elastischen Material.

Im Gehäuse 10 ist in der Strömungsbahn 11 eine Klappenscheibe 17 mittels eines Schaftes drehbar

ι ο gelagert. Der Schaft weist obere und untere Teile 18 und 19 auf, die sich durch öffnungen des Klappensitzes 16 erstrecken. Ein Abschnitt 45 des Schaftteiles 18 erstreckt sich nach außen und ist durch ein Werkzeug oder einen Antrieb betätigbar, um die Klappenscheibe 17 zwischen der geöffneten und der geschlossenen Stellung zu drehen. Vom Gehäuse 10 erstreckt sich ein Ansatz 20 nach außen, durch den der obere Abschnitt 45 des oberen Schaftteils 18 verläuft.

Wie die F i g. 2 bis 5 zeigen, besteht die Klappenscheibe 17 aus einer Nabe und einem Paar symmetrisch angeordneter Flügel. Die Nabe ist durch zylindrische, koaxiale gleich lange Teile 34 und 35 gebildet und erstrecken sich von einem Paar gewölbter Körper 36 und 37 aus. Die gewölbten Körper 36 und 37 sind entlang ihrer Basis miteinander verbunden und bilden eine hohle Kammer, in die Bohrungen 44 der zylindrischen Teile 34 und 35 münden. Gemäß F i g. 3 liegen die miteinander verbundenen gewölbten Körper 36 und 37 an ihrem Scheitelpunkt in einer Ebene mit der Oberseite der zylindrischen Teile 34 und 35. Der senkrechte Abstand zwischen den Scheitelpunkten der gewölbten Körper 36 und 37 entspricht damit dem Außendurchmesser der zylindrischen Teile 34 und 35. Die durch die Schnittpunktlinien der gewölbten Körper 36 und 37 verlaufende Ebene fällt, wie F i g. 3 zeigt, mit einem Durchmesser der zylindrischen Teile 34 und 35 zusammen.

Die Umfangsränder der Flügel der Klappenscheibe 17 sind flache, halbkreisförmige Körper 38 und 39, die an den Enden mit den zylindrischen Teilen 34 und 35 verbunden sind. Gemäß F i g. 4 verbinden die halbkreisförmigen Körper 38 und 39 die zylindrischen Teile 34 und 35 auf gegenüberliegenden Seiten der Drehachse, die koaxial zu den zylindrischen Teilen 34 und 35 verläuft. Die Flächen 40 und 41 der halbkreisförmigen Körper 38 und 39 sind entgegengesetzt gerichtet und befinden sich auf den gegenüberliegenden Seiten der Klappenscheibe 17. Die Fläche 40 liegt in einer Ebene, die die Flächen der zylindrischen Teile 34 und 35 und den Scheitelpunkt des gewölbten Körpers 36 tangiert. Die Fläche 4t liegt in einer Ebene, die die gegenüberliegenden Flächen der zylindrischen Teile 34 und 35 und den Scheitelpunkt des gewölbten Körpers 37 tangiert. Die die Flächen 40 und 41 enthaltenden Ebenen liegen parallel zueinander. Die halbkreisförmigen Körper 38 und 39 sind an den Innenkanten mit den gewölbten Körpern 36 und 37 durch sich daran glatt anschließende Verlängerungen 42 und 43 verbunden. Wie F i g. 3 zeigt, bilden die kurvenförmig verlaufenden Verlängerungen 42 und 43 und die Außenfläche der gewölbten Körper 36 und 37 glatte, gleichförmige Flächen, die sich bis zu den Innenkanten der halbkreisförmigen Körper 38 erstrekken. Die Flügel der Klappenscheibe 17 sind somit diagonal zur Drehachse spiegelbildlich angeordnet. '

Die Klappenscheibe 17 ist als einstückiger, üblicherweise gegossener Körper ausgebildet. Alle sich schneidenden Flächen und Teile gehen glatt ineinander über. Die Klappenscheibe 17 ist kreisförmig ausgebildet,

gesehen in einer Ebene parallel zu den Ebenen, die durch die Umfangskanten der Flügel verlaufen.

Die Fig.6 und 7 zeigen die Abhängigkeit der Durchflußmenge bzw. des dynamischen Drehmoments in Abhängigkeit vom Drehwinkel der Klappenscheibe.

Bei einer bestimmten Strömungsgeschwindigkeit wird eine Durchflußmenge von 100% bereits bei einem Drehwinkel von weniger als 90° erreicht. Dies ist im Betrieb für die erforderliche Gesamtenergie der Antriebe bzw. Werkzeuge von Bedeutung, die zum Drehen der Klappenscheibe verwendet werden. Die Abhängigkeit der Durchflußmenge vom Drehwinkel ist im Bereich zwischen 0 und 20° und auch darüber hinaus noch nahezu linear, so daß ein großer Teil des Drehwinkelbereichs genutzt werden kann, um eine Durchflußmengenregulierung zwischen 0 und 100% zu erreichen.

Die dynamischen Verhältnisse an der Klappenscheibe sind ebenfalls günstig. Bekanntlich ist die Strömung innerhalb einer Drosselklappe bestrebt, die Klappenscheibe in die Schließstellung zu drehen, wenn diese teilweise geöffnet ist. Das dabei auftretende dynamische

-·, Drehmoment ist in F i g. 7 in Abhängigkeit vom Drehwinkel der Klappenscheibe aufgetragen. Es zeigt sich dabei, daß bei einer Klappenscheibe, die nach einem Drehwinkel von 77,5° die maximale Öffnungslage erreicht, ein Schließmoment in einem Bereich von 0 bis

ίο 77,5° und ein Öffnungsmoment auf den letzten 12,5° auftritt. Dies ist bei normalerweise vollständig geöffneter Klappenscheibe günstig, da die Strömung diese Stellung aufrechterhält, so daß kein Betätigungselement erforderlich ist, um zu verhindern, daß die Klappenscheibe in die geschlossene Stellung gedreht wird. Von Vorteil ist auch, daß das maximale dynamische Drehmoment relativ gering ist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Klappenscheibe für eine Drosselklappe, bestehend aus einer die Drehachse umgebenden zylindrischen Nabe und zwei dazu symmetrisch angeordneten Flügeln, deren halbkreisförmige Umfangsränder in parallelen, die Nabe diametral gegenüberliegend berührenden Ebenen liegen und mit der Nabe verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen den Innenkanten der Umfangsränder (38,39) und der Nabe (34,35) durch zwei gewölbte Körper (36, 37) und sich daran glatt anschließende Verlängerungen (42, 43) gebildet ist, daß sich die gewölbten Körper in einer die Nabenachse enthaltenden Ebene schneiden und daß der Abstand der Scheitelpunkte der gewölbten Körper dem Nabendurchmesser entspricht.