DE2518555C3 - Drosselklappen-Anordnung - Google Patents

Description

Fig.3 eine vergrößerte Expiosivdarstellung der wirksamen Futterteile,

Fig.4 eine Scnnittdarstellung längs der um 90° abgewinkelten Schnittlinie 4-4 in F i g. 3,

F i g. 5 eine graphische Darstellung der zwischen der Zapfenaufnahme und den Futterflächen wirkenden Dichtungskräften,

Fig.6 eine der Fig.3 entsprechende Darstellung abgeänderter Futterteile,

F i g. 7 einen Ausschnitt der Ausführung nach F i g. 6 längs der Schnittlinie 7-7.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Drosselklappenanordnung enthält einen ringförmigen Gehäusekörper 6, in dem bündig und gleitend Futter aufgenommen sind, die aus einem inneren Futterstück 7 aus elastischem Material, z. B. Gummi, und aus einem Stützring 8 aus härterem Material, z. B. Phenolharz, bestehen. Diametral ausgerichtete Bohrungen 9 und 10 ..ind in dem Körpergehäuse 6 und Bohrungen 9a, 96 sowie 10a, 106 jeweils im Gummistück 7 und im Stützring 8 eingearbeitet Die Bohrungen 96 und XQb im Stützring sind zur Aufnahme von zusätzlichen dichtenden O-Ringen U und 12 nach einwärts eingesenkt Das Futterstückteil 7 weist kurze durchlöcherte Ansätze 13, 14 auf, die sich in die diametralen Bohrungen 96,106 im Stützring 8 erstrecken und die Wellenzapfen 15,16 der Drosselklappe 35 bündig umgreifen.

Ein relativ kurzer Haisansatz ist in der Achse der Zapfenöffnungen 10, 10a, 106 am Ringkörper zur Lagerung der Zapfenenden vorgesehen. Der Zapfen 16 weist eine Dichtungsnut 19 zur Aufnahme einer zusätzlichen O-Ringdichtung 20, eine Erdnut 21 zum Ansetzen eines Werkzeuges beim Ausbau des Zapfens und eine Ringnut 25a für einen — nicht dargestellten — quer einzusetzenden Haltestift — entsprechend dem Stift 38 in F i g. 2a — auf. Am oberen Ende des Ringkörpers ist ein wesentlich längerer buchsenartiger Ansatz 22 zur Lagerung des oberen Wellenzapfens 15 angeordnet Der obere Zapfenteil sitzt in einer Buchse 23, die sich an ihrem untersten Ende an einer Schulter 24 am Zapfen abstützt Am Außenmantel der Buchse 23 ist eine Ringnut 25 und an ihrem oberen Ende ein O-Dichtungsring 26 vorgesehen. Das oberste Ende 27 des Wellenzapfens 25 weist einen unrunden Querschnitt zur Aufnahme eines Schraubenziehers oder eines Schlüssels auf. An einem Flansch 28 am oberen Ende der Buchse 22 sind Bohrungen zur Befestigung an einem Betätigungsgehäuse vorgesehen.

Auch das untere Ende des oberen Wellenzapfens 15 ist unrund, z. B. als Vierkant 32, ausgebildet und greift in eine entsprechend gestaltete öffnung 33 einer zu einer Buchsenaufnahme 34 ausgebildeten Erweiterung der Drosselklappe 35 ein. Eine zweite als buchsenförmige Aufnahme 36 geformte Erweiterung am unteren Rand der Drosselklappe ist ebenfalls mit einer Axialöffnung 37 zur Aufnahme der unteren Zapfenwelle 16 ausgebildet Wie aus F i g. 1 ersichtlich, ist die Drosselklappe eine runde Scheibe, und ihre Buchsenaufnahmen 34,36 sind diametral angeordnet, so daß die Klappe aus einer voll geöffneten Position nach F i g. 1 parallel zur Achse des Ventilgehäuses um volle 90° in eine voll geschlossene Position nach F i g. 2 verdreht werden kann, in welcher die kreisförmigen Außenkanten der Klappe abgedichtet an dem Futterstück 7 anliegen.

Zur genauen Zentrierung der Drosselklappe 35 ist der obere Wellenzapfen 25 durch einen Querstift 38 (Fig. 2A) festgelegt, welcher den oberen Buchsenansatz 22 durchragt und in die Buchsennut 25 eingreift. Der ringförmige Gehausekörper kann über Bolzen zwischen Flanschen 41, 42 an den Saugrohrstücken 39, 40 eingespannt werden. Das Füllstück 7 weist nach auswärts vorstehende Wulste 7a und 76 auf, die die Seitenkanten des Stützringes 8 quer überragen und zwischen dem Stützring 8 und den Leitungsflanschen 21, 42 in eingebautem Zustand vorgespannt abdichtea

Die Innenflächen der die Zapfenöffnungen 9a, 10a und 96, 106 umgebenden Bereiche des Futters sind als ringförmige Drucklagerflächen 47, 48 ausgebildet (F i g. 3 und 4). Die Enden der Zapfenaufnahmen 34, 36 der Drosselklappe 35 bilden ebenfalls parallele Drucklagerflächen 49 und 50. Alle Lagerflächen 47-50 sind vorzugsweise eben und liegen rechtwinklig zur Zapfenachse, so daß die einander zugeordneten Flächenpaare unter dichtenden Druckkräften zusammenwirken und gegeneinander mit minimalem Verschleiß verdreht werden können.

Demgegenüber sind jedoch die nach außen weisenden Flächen 51, 52 der Futterstücke nicht parallel zu ihren inneren Lagerflächen 47 und 48. Vielmehr sind diese äußeren Futterstückflächen und die ihnen zugeordneten Flächen 53, 54 am Stützring abgeschrägt oder geneigt, so daß bei voll offener Drosselklappenstellung das Gummifutterstück in den die Zapfenlöcher umgebenden Bereichen längs einer zur Außenkante der Drosselscheibe 25 parallelen Linie dicker als die entsprechenden Teile des Futterstückes senkrecht dazu, d. h. in Richtung der geschlossenen Drosselklappe, ist Dies ist schematisch in den Fig. 3 und 4 dargestellt. In F i g. 3 entsprechen die diametralen Linien 55 und 56 an der Ringfläche 54 des Stützringes den Drosselklappenkanten in voll geöffneter Stellung. In der linken Seite der F i g. 4 ist gezeigt daß die Teile der Futterstückfläche 52 und der Stützringfläche 54 in der Linie einer Radialebene gegenüber der Fläche 48 des Futterstückes geneigt sind, so daß der äußere Umfangsteil 60 des Futterstückes dünner als sein radial innerer Teil ist. Wie aus der rechten Seite der F i g. 4 hervorgeht besitzt der Teil 61 des zwischen dem Stützring 8 und der Aufnahme 36 der Drosselklappe eingespannten Futterstücks eine gleichmäßige radiale Dicke. Die Flächenquadranten 54a und 546 und die entsprechenden Flächenquadranten der Futterstückflächen 52 sind demzufolge vorzugsweise gleichmäßig abgeschrägt Der Winkel 62a an den Enden der abgeschrägten Teile liegt vorzugsweise im Bereich von 4-8° (vgl. F i g. 4).

Statt abgeschrägt können die Flächen 52 und 54 auch gleichmäßig geneigt sein, wobei zur einfacheren Herstellung schmale V-förmige Winkel an den radialen Flächenlinien 58 und 57 der Zapfenaufnahmen entsprechend dem Winkel 62 in Fig.4 eingearbeitet werden können. Bei der in F i g. 4 dargestellten Anordnung sind die inneren Teile aller Quadranten (F i g. 3) gleich dick, während die äußeren Umfangsteile der Quadranten 54a, 546 progressiv stärker werden, so daß sich die entsprechenden Teile des Gummifüllstückes progressiv verschmälem. Dies führt zu maximalen Dichtungskräften an den Aufnahmeflächen bei geschlossener Drosselklappe an den Kanten 63 zwischen der ebenen Drucklagerfläche 48 und den kontinuierlich kreisförmigen Teilen der inneren Füllstückfläche.

Im Diagramm der Fig. 5 ist die Vergrößerung der erhaltenen Druck-Dichtungskraft dargestellt. Der Punkt / bezeichnet die nominale vom Futterstück auf die Flächen 49 und 50 der Zapfenaufnahme aufgebrachte Druck- oder Dichtungskraft bei voll geöffneter Drosselklappe. Der Punkt ^ kennzeichnet die vom Futter- bzw.

Füllstück auf die Lagerflächen der Aufnahme an den Ecken 63 aufgebrachte Druck- oder Dichtungskraft bei voll geschlossener Drosselklappe. Bei einem Ausführungsmuster war die auf die Aufnahmelläche in geschlossener Position aufgebrachte Druck- oder Dichtungskraft annähernd 12% größer als die entsprechende Dichtungskraft bei voll offener Drosselklappe.

Die einander zugeordneten Flächen 52,54 und 51,53 sind identisch und die obige Beschreibung des einen Flächenpaares gilt in gleicher Weise für beide Paare. Beträchtliche Vorteile können erzielt werden, wenn diese Flächenpaare in graduell geneigten Ebenen verlaufen, und zwar besser als bei den auf der linken Seite in Fig.4 dargestellten Schrägungen. Bestimmte Aspekte oder Merkmale der Erfindung können durch Änderung der Enddruckflächen der in der Drosselklappe eingearbeiteten Zapfenaufnahmen erreicht werden, um den Dichtungswiderstand zwischen der auflaufenden Aufnahme und den Futterstücken zu vergrößern. Darüber hinaus kann dieses Prinzip auch bei anderen Typen von Scheibenventilen mit dichtenden Futtern angewandt werden.

Bei der in den F i g. 6 und 7 dargestellten Ausführung sind die Teile 65 der Innenflächen des Stützringes 64 nebeneinander und an den gegenüberliegenden Seiten der Zapfen 66 angeordnet, wobei die jeweils zugeordnete Gegenfläche der entsprechenden Futterstückteile flach oder eben und senkrecht zur Bohrungsachse über die volle Breite des Ringes ausgebildet ist Ansätze 67, 67a an den Seiten der ebenen Teile 65 verlaufen in Umfangsrichtung und bilden die radialen. V-förmigen Winkel 68 von ca. 6° zu den Flächenteilen 65. Die auflaufenden Teile der Futterstücke und der Zapfenaufnahmen weisen somit eine vergrößerte Festigkeit und

is Widerstandsfähigkeit auf, wenn die Drosselklappe in den Bereich ihrer Schließstellung gelangt Die Ansatzflächen 67, 67a, ebenso die gesamten Innenflächen des Stützgliedes 64 sind senkrecht von der Mittellinie 7-7 aus geringfügig abgeschrägt, um ein Abziehen des Stützgliedes aus der Form zuzulassen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Drosselklappen-Anordnung mit einem einen Strömungskanal umschließenden Ringkörper, in dem diametral Bohrungen zur Aufnahme der Drehzapfen einer im Strömungskanal angeordneten Drosselklappe vorgesehen sind, und mit je einem zwischen dem Ringkörper und der Drosselklappe angeordneten Futter, dadurch gekennzeichnet, daß das Futter (7,8) die Zapfen (15,16) umgebende und abdichtende Teile aufweisen, wobei an den Aufnahmen (34,36) für die Drosselklappen-Drehzapfen (15, 16) und an den Futterteilen (7) druckbeaufschlagte und gleitend auflaufende Drucklagerflächen (47, 48, 51, 52, 53, 54) im Bereich der Zapfen vorgesehen sind und jedes Futterteil so ausgebildet ist, daß sich der Druckwiderstand zwischen den Teilen der auflaufenden, mit der Drosselklappe ausgerichteten Flächen kurz vor Erreichen der Schließstellung vergrößert

2. Drosselklappen-Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Futter ein inneres elastisches Futterstück (7) und ein äußeres Stützglied (8) aus relativ hartem Material aufweist, daß beide Elemente (7, 8) komplementäre Auflaufflächen (51 -54) besitzen, die zumindest teilweise gegenüber einer senkrecht zur Achse der Zapfen (15, 16) verlaufenden Ebene geneigt sind, daß die inneren Futterstücke (7) zumindest teilweise eine verringerte radiale Dicke aufweisen, wodurch sich der Druckwiderstand vergrößert, wenn die Drosselklappe (35) in Schließstellung verdreht wird.

3. Drosselklappen-Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützglied (8) mit Außenflächen (51,52) des elastischen Elementes (7) zusammenwirkende Innenflächen (53, 54) enthält und die auflaufenden Innen- und Außenflächen des Stützgliedes und des elastischen Futterstückes (7) geneigt sind und die Dicke des Futterstückes nach radial auswärts auf vorbestimmten Umfangsteilen (54a, 54b) abnimmt, wodurch der Druckwiderstand an den auflaufenden Drosselklappenteilen bei Erreichen der Schließstellung zunimmt

4. Drosselklappen-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 —3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselklappe (35) in Drucklagerflächen (49, 50) endende Zapfenaufnahmen (34, 36) aufweist die parallel zu und in Anlage an den Drucklagerflächen (47, 48) an der Innenfläche jedes elastischen Füllstückes sind, wobei die auflaufenden Drucklagerflächen der elastischen Futterstücke und der Zapfenaufnahmen parallel zu einer senkrecht zur Zapfenachse verlaufenden Ebene ausgerichtet sind.

5. Drosselklappen-Anordnung nach einem der Ansprüche 2—4, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Futterstück Innenteile (65) an den gegenüberliegenden Seiten der entsprechenden Zapfenöffnung (66) und Ansätze (67,67a) aufweist, wobei die Innenteile (65) ebene, senkrecht zur Achse der Drosselklappe verlaufende Flächen und die Ansätze (67, 67a^ planparallel geneigte Flächen sind, die V-förmige Winkel (68) mit den Gegenflächen der inneren Teile bilden.

6. Drosselklappen-Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der Drosselklappe zwei Zapfen (15, 16) diametral angeordnet sind, die in den diametralen Bohrungen (9,10) gelagert sind.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Drosselklappen-Anordnung mit einer Einrichtung zur Abdichtung der gegenüberliegenden Lagerflächen der Aufnahmen für die Drosselklappen-Zapfen und den die Zapfenöffnungen umgebenden Futtern.

Ein gravierender Nachteil herkömmlicher ausgcbuchster Drosselklappen liegt in den Leckströmungen, die häufig zwischen der Drosselklappenbuchse und dem Futterstück an den gebildeten Kanten auftreten.

ίο Zur Beseitigung dieser Schwierigkeiten sind verschiedene Lösungen entwickelt worden, so z. B. das Vorsehen paralleler Flächen an den elastischen Futterkörpern und ihren Verstärkungsrippen um die Zapfenöffnungen, das Vorsehen von erhabenen Ansät zen an den Buchsenlagerflächen zur Vergrößerung des Andruckes der Futter-Lager-Baugruppe und eine reduzierte Sitzdicke im Zapfen-Buchsenbereich. Keine dieser Methoden kann jedoch voll befriedigen, so daß zur Verhinderung der Leckage zusätzliche Sekundär dichtungen um die als Wellen wirkenden Zapfen notwendig sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, den Leckfluß bei geschlossener Druckdrosselklappe insbesondere an den Buchsen zu verhindern und .die Dichtungswirkungen im kritischen Bereich der Stoßkante der Zapfanaufnahme in der Drosselklappe am Futterstück zu verbessern.

Diese Aufgabe wird bei einer Drosselklappen-Anordnung mit einem einen Strömungskanal umschließenden Ringkörper, in dem diametrale Bohrungen zur Aufnah me der Drehzapfen einer im Strömungskanal angeord neten Drosselklappe vorgesehen sind, wobei zwischen dem Ringkörper und der Drosselklappe jeweils ein Futter sitzt, dadurch gelöst, daß die Futter die Zapfen umgebende und abdichtende rohrförmige Teile aufwei sen und zusammen mit den Zapfenaufnahmen in der Drosselklappe druckbelastete und gleitend auflaufende Endlagerflächen im Bereich der Schaftteile bilden, wobei jedes der rohrförmigen Futterteile so ausgebildet ist daß sich der Druckwiderstand zwischen den einander zugeordneten auflaufenden Teilflächen kurz vor Erreichen der Klappenschließstellung vergrößert.

Die Futter besitzen diametrale öffnungen und bilden die Zapfenlager, wobei die ringförmigen ebenen inneren Drucklagerflächen senkrecht zu der Zapfenachse und parallel zu den Auflauf-Drucklagerflächen an den in der Drosselklappe eingearbeiteten Zapfenaufnahmen liegen. Die äußeren Gegenflächen dieser Ringkörper-Futter sind gegenüber den Lagerflächen derart geneigt, daß die mit der offenen Drosselklappe fluchtenden Teile um

so die öffnungen dieser Futter dicker sind als diejenigen Futterteile, die sich in Richtung der geschlossenen Drosselklappe erstrecken. Durch diese Ausbildung weisen die dünneren Teile einen größeren Druckwiderstand oder Steifigkeit als die dickeren Teile auf, so daß

SS sich die Dichtungswirkung zwischen der Drosselklappe und dem Futter beim Schließen der Drosselklappe erhöht, während sich dieser Widerstand beim Verdrehen der Klappe in ihre offene Stellung verringert. Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung im einzelnen beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen vertikalen Längsschnitt durch die Drosselklappen-Anordnung,

F i g. 2 einen vergrößerten Vertikalschnitt längs der Linie2-2in Fig. 1,

F i g. 2A einen Querschnitt durch eine Zylinderbuchse längs der Schnittlinie 2.4-2,4 in F i g. 1,