DE2430821A1

DE2430821A1 - Selbsttaetig druckabhaengig arbeitende drosselklappe

Info

Publication number: DE2430821A1
Application number: DE19742430821
Authority: DE
Inventors: Eckart Dipl Ing Mueller
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1974-06-27
Filing date: 1974-06-27
Publication date: 1976-01-08
Also published as: FR2276524A1; DD119074A5

Description

-ίο/ja .

Maschinenfabrik Augs burg-Tiurri.be r^ Aktiengesellschaft

Nürnberg, 14. Juni 1974

Selbsttätig druckabhängig arbeitende Drosselklappe

Die Erfindung betrifft eine selbsttätig druckabhängig arbeitende Drosselklappe für Rohrleitungen, insbesondere zum Einbau in Auspuffleitungen von Brennkraftmaschinen, bei der die Drehachse zentrisch in der Rohrleitung oder im Drosselklappengehäuse gelagert iut.

Zentrisch gelagerte Drosselklappen üblicher Bauart befinaensiüh immer in allen Stellungen in einem indifferenten zustand, weil die beiden gleich grο 13en Klappenflugei kein resultierendes Drehmoment aufweisen. Sie müssen also immer durch zusätzliche Mittel von außen gesteuert werden.

Um eine vom jeweiligen Druck in der Rohrleitung aDhängij steuerbare Drosselklappe zu schaffen ist es bereits bekannt, die Drehachse aus ihrer zentrischen Lage in der Rohrleitung herauszunehmen una exzentrisch anzuordnen.

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Hierdurch, entstehen unterschiedlich große Flügelflächen, durch die bei Druckbeaufschlagung ein resultierendes Drehmoment erzeugt wird, welches mit zunehmendem Druck proportional zu diesem ansteigt unu die durch bekannte Federmittel o.a. normal in Schließstellung gehaltene Klappe öffnet. Solche Klappen haben jedoch den Nachteil, daß sie entweder nur in quadratischen oder rechteckigen Leibungen angeordnet werden können, damit aie voll zu ΟΧΊΊ1011 sind.

Um bei■Verwendung von zentrisch gelagerten Drosselklappen einen in der Leitung etwa auftretenden ijberdruck zu verhindern, was nur durch eine druckabhängige steuerung möglich ist, behalf man sich daher bis jetzu durch Einbau eines zusätzlichen Sicherheitsventils o.a., wobei die Klappe selbst lediglich zum Absperren oder für konstante Drosselungen diente.

Diesbezüglich ist beispielsweise durch die DT-AS 1 555 eine in der Auspuffleitung einer Brennkraftmaschine eingebaute, al3 Motorbremse wirkende und von außen steuerbare Drosselklappe mit zentrischer Anordnung der Drehachse bekanntgeworden, bei der axial zur Drehachse in deren Verlängerung ein Überdruckventil vorgesehen ist, weiches durch unmittelbar in der Nähe der Drehachse in der Auspuffleitung bzw. im Klappengehäuse angebrachte Bohrungen beauischlagbar ist. Bei Ansteigen des Druckes über eine bestimmte zulässige Höhe wird dieses Überdruckventil geöffnet und die Abgase werden in die drucklose Leitung hinter der Drosaelklappe übergeleitet. Die Einrichtung arbeitet zwar selbsttätig, sie iat jedoch relativ kompliziert und aufwendig, so daß man veratändlioherweise nach einfacheren Löeungen sucht, vor allem, weil ein solches Überdruckventil in seiner

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Durchsatzmenge begrenzt ist.

Hier setzt bereits die Erfindung ein, deren Aufgabe es ist, eine selbsttätig druckabhängig arbeitende Drosselklappe der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, welche billig und einfach in ihrem Aufbau ist und in jeder Rohrleitung untergebracht werden kann. Die Regelung soll derart erfolgen, daß bei unterschiedlichen Durchsätzen ein konstantes Druckgefälle erhalten bleibt.

Nach der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daü die Anströmfläche des Klappenkörpers in einer zu seiner Drehachse senkrechten Schnittebene eine Abwinkelung aufweist, und daß das Produkt aus Fläche und Abstand des Flächenschwerpunktes zur Drehachse der stärker geneigten Flügelfläche größer ist als das der anderen Flügelfläche.

Die höhere Neigung der Flügelfläche verläuft dabei vornehmlich in Strömungsrichtung des Durohflußmediume. Damit iat die Aufgabe voll gelöst. Durch die zentrieche Anordnung der Drehachse kann der Klappenkörper in jeder Leitung angebracht und voll geöffnet werden, in einer Drosselstellung ruft das an dem Klappenkörper auftretende Druckgefälle ein Drehmoment hervor, wodurch der Klappenkörper in Abhängigkeit von der Durchsatzmenge in Öffnungsrichtung so weit um seine Achse geschwenkt wird, bis ein Gleichgewicht mit einem in seiner Stärke beliebig einstellbaren Gegendrehmoment erreicht wird.

Bei Vorgabe eines bestimmten Gegendrehmomentes wird der Klappenkörper erst dann aus der Schließstellung herauabewegt, wenn das vom Druokgefälle am Klappenkörper hervorgerufene Drehmoment das Gegendrehmoment überwindet. Diese Drosselklappe erfüllt eo in einfacher Weise die Funktion

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eines Überdruckventils, wobei die Durchsatzmenge nicht beschränkt ist.

Als Weiterbildung der Erfindung wird, wie an sich "bekannt, vorgeschlagen, wenigstens ein Ende der Drehachse durch die Rohrleitung hindurch zu führen, um die das Gegendrehmoment ausübende Einrichtung außerhalb der Leitung anordnen zu können. Solche Einrichtungen können veretellbare Gewichte, verstellbare Federn, Druckluftzylinder o.a. sein, wodurch die Klappe mit eintm bestimmten Drehmoment in Schließstellung gehalten wird.

Ferner wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, das Gegendrehmoment innerhalb der Drosselklappe aufzubringen, beispielsweise durch Ausbildung der Achse ala Torsionsfeder. Dadurch können Anbauten außerhalb der Rohrleitung vermieden werden.

Schließlich wird noch vorgeschlagen, die Drosselklappe zusätzlich mit einem mechanischen, hydraulischen, pneumatischen oder elektrischen Antrieb zu versehen, um sie, wie es beispielsweise bei Motorbremsen notwendig ist, nur im Bedarfefalle in ihre Wirketeilung zu bringen.

Weitere Einzelheiten der Erfindung können den Uhteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles entnommen werden. Es zeigern

Fig. 1 einen Schnitt I-I in Fig. 2 durch eine Rohrleitung mit einer eingebauten Drosselklappe nach der Erfindung,

Fig· 2 einen Schnitt II-II durch die Anordnung nach Fig. 1f

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pig. 3 eine Röhrleitung mit der erfindungsgemaüen Drosselklappe und entsprechenden Steuer- und Einstellmitteln.

In Fig· 1 ist mit 1 die Rohrleitung oder das Di'osselklappengehäuse und mit 2 der ebenfalls im Schnitt dargestellte Klappenkörper bezeichnet. Der Klappenkörper 2 ist mit einer in der Rohrleitung 1 schwenkbar gelagerten, einseitig durch die Rohrleitung nach außen geführten Drehachse 3 fest verbunden, an deren freien Ende sich ein Klappenhebel 4 zum Anschluß von Steuergeräten befindet.. Während die vom Durchflußmedium nicht angeströmte Fläche 5 des Klappenkörpers im vorliegenden Beispiel durchwegs eben ausgebildet ist, um im geöffneten zustand den Strömungswiderstand möglichst klein zu halten, weist die Anströmfläche 6 eine Abwinkelung 7 auf, wodurch sie in zwei verschieden große Flügelflächen 6a und 6b unterteilt wird. Baut sich nun vor dem Klappenkörper 2 ein durch pfeile 8 angedeuteter Druck auf, so steigt mit diesem proportional auch das Öffnungsdrehmoment, weil die auf die Flügelfläche 6a wirkende Kraft größer ist und an · einem längeren Hebelarm angreift als die auf die kleinere Flügelfläche 6b wirkende. Sobald das eingestellte Öffnungsdrehmoment ( Fig. 3 ) erreicht ist, dreht sich der Klappenkörper 2. Dann ist das Druckgefälle am Klappenkörper 2 nahezu unabhängig vom Durchsatz des Mediums.

Aus Fig· 2 ist zu erkennen, daß der Klappenkörper 2 auch bei runden Rohrleitungen ohne Widerstand in sein· offen stellung gesohwenkt werden kann.

In Fig. 3 ist am Klappenhebel 4 ein Steuerzylinder 9 ankelenkt, der anderenends an der Rohrleitung 1 befestigt ist.

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Der Kolben 10 des Steuerzylinders 9 wird, wie es beispielsweise bei Motorbremsen der .pail ist, durch eine Feder 11 bei normalem Motorbetrieb in einer Stellung gehalten, in der der Klappenkörper 2 den vollen Rohrquerschnitt freigibt. Soll die Motorbremse wirksam werden, so wird der Kolben 10 entgegen der Kraft der Feder 11 hydraulisch oder pneumatiech beaufschlagt und der Klappenkörper 2 in Schließstellung gebracht. Schließlich ist zwischen dem Klappenhebel 4 und dem Steuerzylinder 9 noch eine verstellbare Jlegelfeder 12 vorgesehen, mit der das Öffnungedrehmoment den jeweiligen Verhältnissen entsprechend angepaßt werden kann.

Die Funktion der Regelfeder 12 kann bei definiertem Steuerdruck auch vom Steuerzylinder 9 übernommen werden.

Abschließend ist noch zu sagen, daß es durchaus unter den vorliegenden Erfindungsgedanken fallen würde, wenn eine solche Klappe zur einfachen Durcheatzmeesung herangezogen würde oder wenn bei anderen Steuerungavorgäagen eine etwa umgekehrt wirkende Steuereinrichtung erforderlich würde.

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Claims

f o/ja

Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg Aktiengesellschaft

Nürnberg, 14. Juni 1974

Patentansprüche

elbsttätig druckabhängig arbeitende Drosselklappe ür Rohrleitungen, insbesondere zum Einbau in Auspuffleitungen von Verbrennungekrai'tmaschineri, bei der die Drehachse zentrisch in der Rohrleitung oder im Drosselklappengehäuse gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Anströmfläche (6) des Klappenkörpers (2) in einer zu seiner Drehachse (3) senkrechten Schnittebene eine Abwinkelung (7) aufweist, und daß das produkt aus Fläche und Abstand des Flächenschwerpunktes zur Drehachse (3) der stärker geneigten Flügelfläche (6a) größer ist als das der anderen Flügelfläche (6b).

2. Drosselklappe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die das größere produkt aus Fläohe und Abstand des Flächensohwerpunktes zur Drehachse (3) aufweisende Flügelfläche (6a) stärker in Strömungsrichtung des Durchflußmediums geneigt ist als die andere Flügelfläche (6b).

3. Drosselklappe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht angeströmte Fläche (5) des Klappenkörpers (2) als ebene Fläche mit elliptischer Form auegebildet ist.

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4· Drosselklappe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß'wenigstens ein Ende der Drehachse (3) durch die Ronrleitung (1) hindurchgeführt ist, und daß an diesem freien Ende ein in Schließrichtung des Klappenkörpers (2) wirkendes Gewicht, eine Feder (12) o.a. angreift.

5. Drosselklappe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeicnnet, daß das Gewicht, die Feder (12) o.a. in an sich bekannter Weise derart ausgebildet ist, daß das durch sie erzeugte, auf den Klappenkörper (2) einwirkende Drehmoment viränderbar ist.

6. Drosselklappe nach den Ansprüchen 1, 4 und 5» dadurch gekennzeichnet, daß das durch die Rohrleitung (1) hindurchgeführte Ende der Drehachse mit einem vollhydraulisch oder pneumatisch oder hydraulisch und mechanisch wirkenden Steuerzylinder (9) zum Ein- und Ausschalten der Klappen funktion verbunden ist.

7· Drosselklappe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse (3) als Torsionsfeder ausgebildet isb
und ein den Klappenkörper (2) im drucklosen zustand bzw.
bis zu einem bestimmten Druck in einer stabilen Lage
haltendes Gegendrehmoment erzeugt.

8. Drosselklappe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Rohrleitung (1) am Klappenkörper (2)
eine diesen im drucklosen Zustand bzw. bis zu einem bestimmten Druck in einer stabilen Lage haltende Feder o.a. angreift.

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