DE2849779C2 - Drosselklappenventil und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

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(ϊ für Strömungsmittel bildet, der den Körper 12 durch- deren Nähe liegen. Wenn die Hülse 26 aus einem Metall

f zieht Die gegenüberliegenden Enden des Körpers 12 ausgeformt ist, können diese planaren Abschnitte ria-

K können wie dargestellt mit Gewinde versehen sein. Ein durch hergestellt werden, daß eine zylindrische Hülse

i Ende besitzt einen mit Außengewinde versehenen Ab- mit einem kreisförmigen Querschnitt ausgeräumt wird.

f schnitt 13 und das andere Ende einen mit Innengewinde 5 Die Hülsenbohrung 27 umfaßt ferner in Durchmesser-

'·■': versehenen Abschnitt 15. Diese Abschnitte können auch richtung gegenüberliegende, im wesentlichen halbkreis-

■:.'■ andersartig ausgestaltet sein, um bei der Rohrverlegung förmige Wandabschnitte 51, die in Umfangsrichtung

ί ein übliches Anschließen zu ermöglichen. Der Körper zwischen den planaren Wandabschnitten 50 verlaufen.

t 12 ist aus einem form- und gießbaren thermoplastischen Die Außenfläche 52 jedes Angusses 24 der Scheibe 16

i Material ausgeformt, das zum Spritzgießen geeignet ist io ist flach und eben und liegt um einen kleinen Abstand

i^:- Nach den F χ g. 3 und 4 ist in dem Körper bzw. dem von dem zugeordneten pianaren Wandabschnitt 50 der

£.: Gehäuse 12 eine im wesentlichen kreisförmige Scheibe Hülse 26 nach innen. Die halbkreisförmigen Umfangs-

S 16 untergebracht, die an einer Welle oder einem Schaft abschnitte 53 der Scheibe besitzen in ähnlicher Weise

; 18 befestigt ist, und somit zusammen mit dem Schaft 18 einen Außenradius, der geringfügig kleiner als der Radi-

·:": um dessen Achse drehbar ist Die Scheibe 16 besitzt 15 us der zugeordneten halbkreisförmigen Wandabschnit-

|- einen in Durchmesserrichtung verlaufenden und in der te 51 der Hülse 26 ist

f) Mitte lk-genden Lagerbuchsenabschnitt 20, in dem der Ein Dichtungsring 54 ist in eine durchgehende Um-

ij Schaft 18 aufgenommen ist, sowie gegenüberliegende fangsnut 58 eingelegt, die im Umfang der Scheibe 16

I 'j kreisförmige Angüsse 24, die die gegenüberliegenden vorgesehen ist Die Nut 58 umfaßt .gegenüberliegende

% Enden des Lagerbuchsenabschnittes 20 umgeben. Die 20 kreisförmige Abschnitte, die von άύύ Angüssen 24 be-

% Scheibe 16 ist mit Hilfe entsprechender Einrichtungen, grenzt werden und die Schaftlagerbudue 22 umgeben,

K wie zum Beispiel durch Punktschweißen, starr mit dem sowie gegenüberliegende, im wesentlichen halbkreisför-

j| Schaft 18 verbunden. mige Abschnitte, die sich zwischen den Angürsen 24

)| Die Scheibe 16 wird von einer im wesentlichen zylin- erstrecken und eine Verbindung für die kreisförmigen

I? drischen Hülse 26 umgeben, die zweckmäßigerweise 25 Abschatte bilden. Der Dichtungsring 54 ist zweckmäßi-

f| aus einem Metall, wie zum Beispiel Messing, hergestellt gerwebe einstückig ausgelegt und umfaßt Kreisab-

l§ ist und eine Bohrung 27 mit glatter Oberfläche hat die schnitte 55, die passend zu den kreisförmigen Ab-

j^!i als Ventilsitz dient Die Hülse 26 kann jedoch auch aus schnitten der Scheibennut 58 ausgelegt sind und halb-

I anderen Metallen, wie zum Beispiel rostfreiem Stahl kreisförmige Abschnitte 56, die die kreisförmigen Ab-

fi oder aus keramischen Materialien oder Kunststoffen 30 schnitte verbinden und passend zu den halbkreisförmi-

I hergestellt sein, die thermisch bei den Spritzgießtempe- gen Abschnitten der Scheibennut 58 ausgelegt sind. Der

I raturen geeignet und für die Fluide geeignet sind, für die Dichtungsring 54 ist zweckmäßigerweise aus einem re-

pj das Ventil bestimmt ist Die Hülse 26 ist starr in einer lativ federnd nachgiebigen Material, wie zum Beispiel

ί| Ausnehmung 28 in der Bohrung 14 festgelegt wobei die Naturkautschuk, synthetische Elastomere, Fluorkohlen-

I gegenüberliegenden Enden der Hülse 26 zwischen den 35 Stoffmaterialien und dergleichen hergestellt

I schulterförmigen Abschnitten 28a der Ausnehmung 28 Um einen Fes*sitz zwischen den kreisförmigen Abp gehalten sind. Die Innenabmessungen der Hülsenboh- schnitten 55 des Dichtungsringes 54 und den planaren Sj rung 27 sind im wesentlichen gleich den Innenabmes- Abschnitten 50 der Hülsenbohrung 27 herzustellen, erf$ sungen der Bohrung 14. Die Hülse 26 Umfaßt ferner streckt sich jeder kreisförmige Abschnitt 55 des Dich- !' zwei in Durchmesserrichtung gegenüberliegende Off- 40 tungsringes 54 von dem kreisförmigen Abschnitt der |; nungen 29, die die gegenüberliegenden Enden des Scheibennut 58 um eine Abmessung nach außen, die \\ Schaftes 18 aufnehmen. größer als der Abstand bzw. der Zwischenraum zwi-ί:: Ein Ende des Schaftes 18 ist in einer öffnung 29 in der sehen der Außenfläche des Angusses 24 und des plana-S$ Hülse 26 aufgenommen und drehbar in einer koaxialen ren Abschnittes 50 ist Dieser Festsitz, dor bei alten Stelp Ausnehmung 30 aufgenommen, die in dem Körper 12 45 lungen der Scheibe 60 vorhanden ist, bewirkt daß die t| vorgesehen ist Das andere Ende des Schaftes 18 gehl kreisförmigen Abschnitte 55 des Dichtungsringes 54 in £? durch die gegenüberliegende öffnung 29 in der Hülse 26 Radialrichtung zusammengedrückt werden und eine ab- |, i und durch eine koaxiale öffnung 34, die in dem Körper dichterde Eingriffsverbindung mit dem Schaft 18 bilden. || 12 vorgesehen ist Der äußere Endabschnitt des Schaf- Somit bilden die kreisförmigen Abschnitte des Dich-IJ tes 18 steht über die Öffnung 34 vor und erstreckt sich so tungsringes 54 fluiddichte Schaftdichtungen an allen |S von dem ^ventilkörper naoh außen. Dieser äußere End- Abschnitten der Scheibe 16.

; ■ abschnitt des Schaftes 18 umfaßt eine ebene Fläche 32 Die Scheibe 16 ist üblicherweise aus zwei Scheiben-

[,' auf einer Seite und nimmt ein Griffstück 42 auf. Das hälften 64 zusammengesetzt wie dies in der US-PS

f'\ Griffstück 42 ist äweckmäßigerweise aus dem gleichen 39 02 697 beschrieben ist DU Scheibenhi<lftcn 64 sind

ji; thermoplastischen Material wie der Ventilkörper ausge- 55 zweckmäßigerweise identisch ausgelegt und umfassen

\ formt und umfaßt eine komplementäre Bohrung 43, die jeweils einen im wesentlichen iialbzylindrisch ausgebil-

- zur Aufnahme des äußeren Endes des Schaftes 18 be- deten Mittelabschnitt und einen Umfangsflansch, die bei

·■■; stimmt ist Bei der Drehbewegung des Griffstückes 42 einer Kopf-an-Kopf-Anordnung der Scheibenhälften 64

ι wird der Schaft 16 und die Scheibe 16 um die Achse des den Lagerbuchsenabschnitt 20 und die Nutenabschnitte

j; Schaftes 18 zwischen einer Schließstellung, in der die 60 58 bilden. Wenn die Scheibenhälften derart ausgelegt

-\ Ebene der Scheibe 16 im wesentlichen rechtwinklig zur sind, können sie aus rostfreiem Stahlblech oder derglei-

I_I Längsachse der Bohrung 14 liegt, und einer öffnungs- chen durch Ausstanzen ausgeformt werden und an dem L stellung verdreht, in der die Ebene der Scheibe 16 im Schaft 18 durch Punktschweißen angebracht werden. ;■ η wesentlichen zur Fluidströmungsrichtung durch das Gewünschtenfalls Können die Scheibenhälften 64 auch • · Ventil ausgerichtet ist Die Hülsenbohrung 27 weist in es fest miteinander verbunden werden, damit sie eine kon- ; Durchmesserrichtung j^genüberliegende ebene oder struktive Einheit bilden.

planare Abschnitte 50 auf, die die in Durchmesserrich- In F i g. 1 ist eine Form zur Verwendung beim Verfah-

tung gegenüberliegende Öffnungen 29 umgeben und in ren nach der Erfindung gezeigt gemäß dem das Dros-

selklappenventil hergestellt wird. Die Form umfaßt zwei voneinander lösbare Formhälften 70 und 72, die einen im wesentlichen zylindrischen Formhohlraum 74 begrenzen. Der Formhohlraum 74 bestimmt die Außengestalt des Ventilkörpers 12. Die Form umfaßt ferne, zwei 5 axial bewegliche und axial ausgerichtete Kernstifte 76 und 78, die gegenüberliegende benachbarte Enden haben, die in dem Formhohlraum aufgenommen sind und im wesentlichen zylindrisch ausgeformt sind, um eine Bohrung 14 des gegossenen Ventilkörpers 12 zu bilden. Jeder Kernstift 76 und 78 ist auf zwei zugeordneten Kerntragplatten 100 und 102 sowie 104 und 106 axial gleitend beweglich abgestützt Die Kemtragplatten 100 und 102 spannen das äußere Ende des Kernstiftes 76 und die Kerntragplatten 104 und 106 das äußere Ende des Kernstiftes 78 ein und klemmen dieses fest

Der Kernstift 78 stützt gleitend beweglich eine vorgefertigte Hüise SO ab, die ein Außengewinde Si an ihrem inneren Ende hat, das ein Innengewinde 15 an einem Ende des Ventilkörpers 12 bildet Die Hülse 80 ist mit einer zylindrischen Innenbohrung 82 mit einem Durchmesser versehen, der im wesentlichen gleich dem Außendiirt.hmesser des Kernstiftes 78 ist Die Hülse 80 umfaßt ferner einen sie umgebenden Ringflansch 84. Die Umfangsfläche 86 des Flansches 84 berührt die Formhälften 70 und 72 und die planaren Kreisflächen 88 des Flansches 84 bilden eine abschlußseitige Wandung des Formhohlraumes 74.

Die Formhälften 70 und 72 umfassen ebenfalls zugehörige Einsatzabschnitte 89 und 90, die den Kernstift 76 umgeben und mit Innengewinde versehene Abschnitte 92a und 92b haben, die Außengewindeabschnitte 13 auf dem Ventilkörper 12 bilden. Die Formhälfte 72 weist ferner eine Bohrung 94 auf, die von dem Formhohlraum 74 in Querrichtung zur Achse der Kernstifte 76 und 78 verläuft und zwischen den benachbarten Enden der Ke-nstifte 76 und 78 liegt Die Bohrung 94 nimmt das äußere Ende des Ventilschaftes 18 auf, auf dem das Griffstück 42 angebracht ist. Die Formhälfte 72 umfaßt ferner eine Hohlkammer 96 in der Nähe der Bohrung 94 der zur Ausbildung eines einstückig ausgelegten Anschlages 98 bestimmt ist der an der Außenseite des Ventilkörpers 12 ausgeformt wird. Der Anschlag 98 verfolgt den Zweck, die Drehbewegung des Griffstückes 42 in Richtung der Öffnungsstellung zu begrenzen.

Bei der Herstellung des Drosselklappenventiles werden folgende Schritte durchlaufen. Die Scheibe 16, der Schaft 18 und die Hülse 26 werden zusammengesetzt und diese so gebildete Unterbaugruppe wird in den Formhohlraum 74 gebracht in dem die Scheibe 16 zwisehen den Enden der Kernstifte 76 und 78 eingespannt ist und das Ende des Schaftes 18 in der Bohrung 94 aufgenommen ist Insbesondere wird der Dichtungsring 54 innerhalb der Bohrung 27 der Hülse 26 derart angeordnet, daß die Ebene des Dichtungsr'.iges 54 senkrecht zu der Achse des Strömungsmittels durch die Hülse 26 verläuft und die kreisförmigen Abschnitte zu den Hülsenöffnungen 29 ausgerichtet sind. Dies bedeutet, daß der Dichtungsring 54 wie in der Schließstellung der Scheibe 16 angeordnet wird. Der Schaft 18 wird dann durch die Hülsenöffnungen 29 und durch die fluchtenden Abschnitte 55 des Dichtungsringes 54 eingeführt Die Scheibenhäiften 64 liegen dann Kopf an Kopf an den gegenüberliegenden Seiten des Schaftes IS derart zueinander, daß die Lagerhülsenabschnitte 20 der Scheibenhälften 64 den Schaft 18, die Angüsse 24 der Scheibenhälften 64, die kreisförmigen Abschnitte 55 des Dichtungsringes 54 umgeben und die Umfangsflansche der Scheibenhälften 64 unter Bildung einer Klemmverbindung in Eingriff mit den halbkreisförmigen Abschnitten 56 des Dichtungsringes 54 kommen. Die Scheibenhälften 64 werden dann fest miteinander und mit dem Schaft 18 durch Punktschweißen oder dergleichen verbunden.

Die zusammengestellte Scheibenanordnung und die Hülse 26 werden dann in den Formhohlraum 74 wie in F i g. 1 gezeigt gelegt, wobei die Scheibenanordnung zwischen den Enden der Kernstifte 76 und 78 fest eingespannt ist Die Enden der Kernstifte 76 und 78 besitzen Außenabmessungen, die im wesentlichen gleich den Innenabmessungen der Hülsenbohrung 27 sind und das innere Ende jedes Kernstiftes 76 und 78 besitzt eine Gestalt die komplementär zu einer Außenfläche der Scheibenhälften 64 ausgelegt ist, wie dies in F i g. 5 gezeigt ist Somit kommen die Kernstifte unter Bildung einer Spannverbindung in Eingriff mit der Scheibenanordnung, die zwischen den inneren Enden der Kernstifte 76 und 78 eingespannt ist, die in der Hülse 26 aufgenommen sind. Wie in F i g. 1 gezeigt, wird die Hülse 80 ebenfalls auf den Kern 78 aufgesetzt

Ein unter Druck stehendes schmelzflüssiges, thermoplastisches Material wird dann in den Formhohlraum 74 eingespritzt, um den Ventilkörper 12 um die Hülse 26 auszuformen. Nach der Abkühlung zur Verfestigung des th&TnopIastischep. Materials wird die Form geöffnet, d. h. die Formhälften 70 und 72 werden in einer Richtung quer zur Achse der Ventilbohrung 14 voneinander weg bewegt und die Kernsvifte 76 und 78 werden aus der Ventilbohrung 14 axial herausbewegt. Wenn der geformte Ventilkörper aus dem Formhohlraum entnommen ist, gleitet der Kernstift 78 in Axialrichtung aus der Bohrung 82 in der vorgefertigten Hülse 80 heraus und die vorgefertigte Hülse 80 wird darauf von dem Veniünör^^r 22 sb^eschrsub* so d^aß Inn*n^eew*^n/^- gänge 15 stehenbleiben. Nachdem die Spritzformung des Ventilkörpers 12 beendet worden ist, kann das Griffstück 42 auf dem äußeren Ende des Schaftes 18 angebracht v/erden, der in der Bohrung 94 in der Formhälfte 72 während des Spritzgießens aufgenommen war.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform nach der Erfindung kann wenigstens beim Anwendungsgebiet mit Niederdruck die Scheibe an dem Schaft durch Spritzgießen angegossen werden, währenddem eine Nut für den Dichtungsring gebildet wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1 2 ventil besteht vollständig aus Metall und wird aus einem Patentansprüche: Ventilkörper maschinell gefertigt Metall ist unter den im Ventil auftretenden Strömungsverhältnissen relativ

1. Drosselklappenventil mit einem Ventilkörper, verschleißfest; die Herstellung eines derartigen Ventils der eine im wesentlichen zylindrische und in Längs- s ist jedoch aufwendig und teuer.

richtung verlaufende Bohrung aufweist, die einen Es ist außerdem aus der DE-OS 21 öO 357 bekannt, Durchgangskanal für Strömungsmittel bildet, einem ein Ventil auszukleiden, wobei die Auskleidung bevor-Ventüschaft, der wenigstens in einer Öffnung im zugt aus PTFE oder ähnlichen Kunststoffen besteht, die Ventilkörper drehbar gelagert ist und in Durchmes- im Hinblick auf ihre spanlose bzw. spanende Verforserrichtung den Durchgangskanal quer zur Längs- io mung nach dem Spritzen ausgewählt wurden. Die Ausachse desselben durchzieht, und mit einer im wesent- kleidung muß sich so gut verformen lassen, daß sie nach liehen kreisförmigen Scheibe, die einen nachgiebi- dem Verspritzen in die endgültige Form gebracht wergen Dichtungsring am Außenumfang trägt und auf den kann. Bei der Herstellung dieses ausgekleideten dem Schaft drehbeweglich innerhalb der Bohrung Ventils sind somit zusätzliche Arbeitsgänge erforderzwischen einer Offenstellung und einer Schließstel- 15 lieh, die die Herstellung komplizierter und kostenauflung abgestützt ist, wobei der Dichtungsring in eine wendiger machen.

Eingriffsstellung mit der Ventilkörperbohrung Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde,

kommt, um den Strömungsmitteldurchgang durch die Herstellungskosten für ein Drosselklappenventil zu

den Durchgangskanal abzusperren, dadurch ge- senken, ohne daß die Verschleißfestigkeit und die Strö-

kennzeichnet, daß der Veniilkörper (12) aus 20 mungsverhäitüisscversehieehiertwerden.

Kunststoff besteht und eine Lro wesentlichen zylin- Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kenn-

drische Hülse (26) aus Metall umfaßt, die in den Ven- zeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst

tilkörper (12) eingebettet ist, wobei die Hülse (26) Durch die Verwendung von Metall, insbesondere von

eine Durchgangsbohrung (27) aufweist, die mit der rostfreiem Stahl, für die Hülse, kann die Verschleißan-

Bohrung (14) des Ventilkörpprs (12) fluchtet, den 25 fälligkeit wesentlich verbessert werden, $0 daß der Strö-

gleichen inneren Durchmesser hat und einen Sitz für mungsabrieb selbst bei einer Hochgeschwindigkeits-

den Dichtungsring (54) bildet strömung und wenn das Ventil nur teilweise geöffnet ist,

2. Verfahren zum Herstellen des Drosselklappen- minimal gehalten werden kann. Die Hülse ist konstrukvenfils nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, tiv derart ausgelegt., daß keine Notwendigkeit besteht, daß die Anoi v'jiung aus der Scheibe, dem Schaft und 30 sie in irgendeiner Weise durch Verformung der Form der zylindrischen, metallenen Hülse in eine Form des Ventilkörpers anpassen zu müssen. Die Hülse wird gebracht wird, die einen dem "Ventilkörper entspre- vielmehr in ihrer endgültigen Gestalt vorfabriziert, so chenden Formhohlraum aufweist, daß die Scheibe daß keine zusätzlichen Arbeitsgänge notwendig sind,
zwischen zwei Kernen eingespannt wird, wobei die Die Ansprüche 2 und 3 beschreiben ein besonders Ebene der Scheibe quer zur Längsachse der Kerne 35 bevorzugtes Herstellungsverfahren für das Drosssl- und der Hülse verläuft, daß wenigstens ein Ende des klappenventil. Durch das Spritzen derjenigen Teile, die Schaftes in einer in einer Wandung des Formhohl- selbst bei einer Hochgeschwindigkeitsströmung nicht in raumes vorgesehenen Bohrung angeordnet ist, und gleichem MaSe dem Strömungsairieb unterworfen daß ein schmelzflüssiges thermoplastisches Material sind, wird eine sehr gute Oberflächenqualität erreicht in den Formhohlraum gespritzt wird, um den Ventil- 40 Dadurch ergibt sich im erfindungsgemäßen Ventil eine körper um die Scheibe und den Schaft durch diese? gleichmäßige Strömung, wobei gleichzeitig die Lebensauszuformen, wobei die Hülse in dem Ventilkörper dauer des Ventils erhöht und der Druckabfall über das eingebettet wird. Ventil vermindert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolzeichnet, daß die Ventilscheibe zunächst aus zwei 45 gend anhand der Zeichnungen näher erläutert Es zeigt
Scheibenhälften zusammengesetzt wird, daß ein ein- F i g. 1 eine Querschnittsansicht einer Form, die zum stückiger Dichtungsring mit gegenüberliegenden Ausformen bzw. Spritzgießen eines Drosselklappenkreisförmigen Abschnitten gefertigt und in die Hül- ventiles nach der Erfindung bestimmt ist und die eine senbohrung derart eingelegt wird, daß die kreisför- eingelegte Scheibenanordnung und eine Hülse hat, die migen Abschnitte mit den Hülsenbohrungen oder 50 in der Form abgestützt ist,

der jeweiligen Hülsenbohrung fluchten, daß der Fig.2 eine perspektivische Ansicht eines Drossel-Schaft durch die kreisförmigen Abschnitte des Dich- klappenventiles nach der Erfindung,
tungsringes und einer öffnung in der Hülse durchge- Fig. 3 eine Querschnittsansicht im Ausschnitt des steckt wird, daß die Scheibenhälften Rücken an Rük- Drosselklappenventiles, wobei das Scheibenelement in ken liegend in Eingriff mi' iem Schaft und dem Dich- 55 der Schließstellung gezeig t ist,

tungsring gebracht werden, und daß die Scheiben- F i g. 4 eine Längsschnittansicht des Drosselklappenhälften an dem Schaft befestigt werden, bevor die ventiles, bei der die Scheibe in auseinandergezogener zusammengebaute Scheibe, der Schaft und die Hülse Darstellung gezeigt ist,

in die Form gelegt werden. F i g. 5 eine aussc:hnittshafte perspektivische Ansicht

60 des inneren Endabschnittes einer der Kernstifte der

Form in F i g. 1, und

F i g. 6 eine perspektivische Ansicht des Dichtungsringes.

Die Erfindung betrifft ein Drosselklappenventil der Das in der Zeichnung dargestellte Drosselklappen-

im Oberbegriff des Anspruchs 1 erläuterten Art sowie 65 ventil umfaßt einen aus Kunststoff spritzgegossenen

ein Verfahren zu seiner Herstellung. Ventilkörper bzw. ein Ventilgehäuse 12, der eine in der

Ein derartiges Drosselklappenventil ist aus der US- Mitte liegende, in Längsrichtung verlaufende und zylin-

PS 39 02 697 bekannt. Das bekannte Drosselklappen- drische Bohrung 14 besitzt, die einen Durchgangskanal