DE361648C - Klappenventil - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Klappenventil mit nach der Mitte dachartig zusammenschließenden Klappenflügeln.

Das wesentlich Neue besteht darin, daß die Klappenscharniere nicht in der Mitte der Klappenflügel, sondern derart seitlich angeordnet sind, daß lange und kurze Flügel entstehen. Die kurzen Flügel gleiten auf im Ventilgehäuse angeordneten Flachen, so daß

to bei teilweiser Öffnung des Ventils zunächst nur ein zentraler Durchgang des· Gases durch die geöffneten¹ langen Flügel erfolgt. Erst beim Weiteröffnen schwenken auch die kurzen Flügel von ihren Gleitflächen alb, so daß das Gas zwischen den Klappen und seitlich derselben vorbeiströmen kann. Die Gleitflächen für die kurzen Flügel springen in das Ventilgehäuse ein und halten· dadurch den Gasstrom von den Wandungen ab. Auf diese Weise wird eine übermäßige Kondensation vermieden.

Eine beispielsweise Ausführungsform des Erfindungsgedankens ist in den Zeichnungen veranschaulicht, und zwar zeigt:

Abb. ι eine Seitenansicht des im Sinne der Erfindung ausgebildeten Ventils bei abgenommener Deckplatte,

Abb. 2 eine Draufsicht im Schnitt nach "Linie A-A der Abb. 1,

AbIb. 3 einen Aufriß im Schnitt nach Linie B-B der Abb. 2,

Abb. 4 eine schaubildliche Darstellung der Klappe,

Abb. S eine Ansicht einer etwas abgeänderten Ventiltbetätigunigsvorrichtung und

Abb. 6 eine Darstellung der Mittel zur Sicherung gewisser Schrauben in der einmal eingestellten Lage.

Das. Ventil besteht zweckmäßig· aus. zwei Teilen ι und 2, die je mit einer Kammer 3 von rechteckigem Querschnitt versehen sind. Die Teile 1 und 2 sind durch beliebige Mittel, z. B. Schrauben 5, miteinander verbunden und sind ferner mit Normalkupplungen 9, 10 versehen zwecks Herstellung der Veribindung mit dem· Zylinderblock und dem Vergaser oder irgendeinem sonst beliebigen Teil der Maschine. In den Teilen 9 und 10 befinden sich Löcher 11, um die Feststellung des Ventils in der erforderlichen Lage in geeigneter Weise zu sichern.

Die Kupplungsteile sind mit Ansätzen versehen, durch die die Verbindungsbolzen. 8 (von welchen nur einer in den 'Zeichnungen veranschaulicht ist) hindurchgeführt sind. Diese Bolzen gehen nicht nur durch die Teile 9,10 hindurch, sondern auch durch die Flanschen des Verdampfers und des. Zulaufrohres oder sonstigen Teil der Maschine, mit welchem sie verbunden werden. Auf diese Weise bewirken diese Bolzen nicht nur die feste Verbindung des Ventilgehäuses mit den

betreffenden Maschinenteilen, sondern außerdem! noch die feste Vereinigung der Teile ι und 2 miteinander. Es brauchen daher nur wenige Schrauben 5 verwendet werden, da diese ja nur erforderlich sind, um die Teile 1 und' 2 zusammenzuhalten, wenn das Ventilgehäuse von der Maschine abgenommen wird. Durch eine derartige Ausbildung der Verbindungsflanschen werden die mit Löchern 11 versehenen Ansätze entlastet und können daher äußerst leicht ausgebildet sein. Die in den Ventilteilen 1 und 2 vorgesehenen Öffnungen 12, 13 können eine ganz beliebige Form haben; vorteilhaft wird man sie aber, wie dargestellt, kreisrund ausführen, da dies der im allgemeinen übliche Durchgangsquerschnitt bei Normalmaschinen- und Verdaimpfarmaturen ist.

Zwecks Herstellung einer Verbindung ztwisehen· der rechteckigen Kammer 26 und den kreisrunden öffnungen 12, 13 können Abrundungen 7 vorgesehen sein.

Im-Ventilgehäuse sind zwei Klappen 14, 15 drehbar angeordnet. Um. nun die Anordnung dieser Klappen möglichst zu vereinfachen, sind, wie Abb. 3 zeigt, in den beiden Teilen auf der Verbindungslinie 16 die Löcher 17, 18 bzw. 20, 21 angebracht. Die Zapfen oder Wellen der Klappen sind mit Ritzeln 23, 24 versehen, die ihrerseits mit einer Zahnstange 25 in Eingriff 'Stehen. An den Gehäuseteilen 1 und 2 befindet sich ein Getriebekasten 26, in dem die Ritzel und die Zahnstange liegen (Abb. ι und 2). Die Wand27¹ dieses Kastens ist imit einem Schlitz 28 versehen, durch den das Ende der Zahnstange 25 gleitend hindurchgeht, während die gegenüberliegende Wand 29 dieses Kastens- mit einem Schlitz 30 versehen ist, der zur Aufnahme einer am anderen Ende der genannten Stange angebrachten Verlängerung 31 dient.

Die Zahnstange 25 ist beiderseits mit je einemi Schlitz und einer Verzahnung 33 bzw. 34 versehen; die letzteren kämmen mit den Zähnen der Ritzel 23, 24. Auf dem Getriebekasten ist eine Deckplatte 35 durch Schrauben 32 befestigt (Abb. 6), die in mit Gewinde versehenen Bohrungen 32¹ eingeschraubt sind. Weiter liegen in diesem Getriebekasten Federn 36, welche einen Druck auf die Ritzel ausüben₎ um! die Klappen nachgiebig gegen ; die gegenüberliegende Wand 19 anzudrücken, und zwar zu. einem Zweck, der noch erläutert werden soll. Wie aus der Zeichnung ersieht-Hch, liegen die Federn 36 um Verlängerungen 38 der Klappenachsen, und zwar derart, daß sie gegen den Deckel 35 zur Anlage kommen, wenn dieser aufgesetzt wird.

An den Seitenwandungen 41 bzw. 42 des Gehäuseteils 2 liegen die Ventilsitze 39 und 40 (Abb. 1,2 und 3), deren Gleitflächen zweok- \ mäßig· konzentrisch mit den Achsen 43,44 der Klappen liegen. Die abgerundeten rückwärtigen Ränder 14®, iS^ffi dieser Klappen sind ebenfalls- konzentrisch mit genannten Achsen ausgebildet, wobei die Anordnung derart getroffen ist, daß die Klappen fest anschmiegend über die Sitzflächen der Vorsprünge 39, 40 gleiten können.

Es wäre nun als selbstverständlich anzu- \ nehmen, daß sich die Achsen 43,44 in der Mitte der Klappen (befinden müßten, um eine ausgleichende und leichte Bewegung zu ermöglichen. Es hat sich aber durch Versuche gezeigt, daß dies nicht der Fall ist. Infolge der von der Maschine ausgeübten Saugwirkung werden die Klappen nämlich fest geschlossen gehalten, und es ist daher eine beträchtliche Kraftanspannung erforderlich, um sie zu öffnen. Um diese Neigung der Klappen, in geschlossener Stellung zu verharren, nun j erfolgreich zu überwinden, sind die oberen j Klappenteile α länger als die unteren b ge- ; halten, welche gemeinsam· die Längen dar- ; stellen, die sich entlang der durch die Achsen ! 43, 44 gehenden Ebene erstrecken. Sind daj gegen die Klappenteile derart ausgestattet, daß sie sich ausgleichen, so besteht die Neigung zum Zittern und die Unmöglichkeit, momentan den Bewegungen des Steuer- bzw. Drosselungshebelis folgen zu können, infolge des. toten Ganges der Verzahnungen und des in den Drosselungs- bzw. Steuerungsverbindungen vorhandenen Spielraumes, welche aber beide von rein praktischem Standpunkt aus unvermeidlich sind. Um nun diesen Nachteil zu vermeiden, ist der führende Teil α: um so viel länger als der nachschleppende Teil b ausgebildet, daß mit Hilfe der von der Maschine ausgeübten Saugwirkung die Klappen nunmehr das Bestreben haben, sich in die offene Lage zu verstellen. Dadurch sind die Klappen in der Lage, der von dem Steuerungs- bziw. Drosselungshebel ausgeführten Bewegung zu folgen und sich soweit als zulässig zu öffnen. Infolgedessen ist die Gefahr des Zitterns ausgeschaltet, und die Klappen folgen ohne weiteres der Hin- und Herbewegung des genannten Hebels.

Um den größeren Teil des Brennstoffgemisches durch die Mitte des Durchgangskanals zu leiten, erstrecken sich die Ventilsitze 39 und 40 von den Seitenwandungen 41 und 42 entsprechend nach innen, um den oberen Klappenteilen α die Möglichkeit zu geben, sich um ein beträchtliches Maß frei aus der geschlossenen Lage heraus bewegen zu können, ehe die unteren Klappenteile b ihren Sitz verlassen haben. Bei einer derartigen Ausführungsforim strömt das Gas vollständig zwischen den oberen Klappenteilen hindurch, wie dies durch den ausge-

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zogenen Pfeil in AbIb. 3 angedeutet ist, und zwar mit beträchtlicher Geschwindigkeit; ein Umstand, der höchst erwünscht ist,- da bei geringer Geschwindigkeit die Kondensation sehr erheblich herabgemindert werden würde. Von Vorteil erweist es sich, bei den höheren Geschwindigkeitsstuifen in den Luftabnahmerohren der Gasmotore unkarburierte Luft einzuführen, und zweckmäßig sind hierfür kleine

to Luftlöcher 47, 48 in der Hinterwand 19 des unteren Gehäuseteiles 2 vorgesehen; in den Abb. 2 und 3 sind diese Luftlöcher punktiert angedeutet. Dieselben können mit Schraubengewinde versehen sein und verschiedene Größen haben·, so daß entsprechend große Schrauben eingeschraubt werden können. Wird z.B. eine Schraube in die Öffnung47 eingesetzt, iso strömt eine kleine Luftmenge in die Kammer 26, sowie die Klappen geöffnet werden. Wird die 'Schraube aus der öffnung 47 entfernt und dafür eine andere in die Öffnung 48 eingesetzt, so wird eine größere Luftmenge eingelassen werden. Werden jedoch beide Luftlöcher 47 und 48 offen gelassen, so wird eine Höchstmenge von Luft durch sie eintreten können. Es läßt sich also die Luftzufuhr für jeden einzelnen Fall beliebig regeln.

Die unteren Teile der Klappen 14 und 15 sind mit Vorsprüngen 49, 50 versehen, die dazu dienen, diese Luftlöcher abzuschließen, bis sich die Klappen um ein beträchtliches Stück verstellt haben. Während nun verschiedene Bewegungsgrade vorgesehen werden können, scheint es doch vorteilhaft, die öffnung der Luftlöcher so' lange zu verzögern, bis die unteren Klappenteile tatsächlich im Begriff sind, sich von ihrem Sitz abzuheben. Während alsdann das karburierte Gemisch zur Außenfläche der unteren Klappen ströimt, wird die unkarburierte Luft durch die Luftlöcher eingelassen, um sich mit demselben zu vermischen.

Die bereits erwähnten Federn 36 drücken "45 die Luftlöcherafoschl'üsse 49, 50 nachgiebig gegen die Rückwand 19, um Undichtigkeit zu vermeiden, wenn die Luftlöcher geschlossen sind. Indessen können auch die. Federn wegfallen, falls dies wünschenswert erscheint, da die Klappen sich eng genug an die Rückwände anschmiegen müssen, um ein Durchlaufen des Brennstoffgemiseh'es an diesen Stellen zu vermeiden; dies wird auch weiter in den meisten Fällen genügen, um einen ungewollten Eintritt von Luft durch die öffnungen 47 und 48, wenn sich diese in geschlossener Lage befinden, zu verhindern.

Die oberen Enden σ der Klappen 14, 15 sind, wie dies bei 51 (Abb. 4) dargestellt ist, zweckmäßig abgeschrägt; dies ist jedoch nicht unbedingt erforderlich. Jedenfalls aber sind die Sitzflächen 39, 40 derart angeordnet, daß ein genügend großer Bewegungsbereich für die unteren nachschleppenden Klappenteile b geschaffen wird und so die Sicherheit vorliegt, daß die abgeschrägten Flächen der oberen Klappenteile miteinander in Berührung treten können. Es erscheint indessen nicht stets erwünscht, das Drosselventil eines Gasmotors vollständig abzuschließen, und es können daher die Ventile nach Belieben auf eine minimale Schlußlage, beispielsweise durch einen geeigneten verschraubbaren Anschlag 52 (Abb. 1), eingestellt werden. Diese Stellschraube ist vorteilhaft in dem Getriebekasten 26 untergebracht, und es kann ein Sicherungsdraht 53 durch die Schraubenköpfe 5 2 hindurchgeführt wenden, um j ede ungewollte Veränderung der Einstellung nach Aufsetzen des Deckels zu verhindern. Als eine weitere Sicherungsmaßnahme kann ein rohrförmiger Teil 54 vorgesehen werden, um das Zahnstangenende 27¹ und die nicht zur Darstellung gebrachte Reglerver bin dung einzuschließen. Zur Sicherung des Teiles 54 in seiner Lage können dann Schrauben 55 angebracht werden, die sich in die mit Muttergewinde versehenen Löcher 56 in der Wand 27 des Getriebekastens einschrauben lassen. Auch hier können Sicherungsmittel angebracht werden, um eine will- _go kürliche Entfernung dieser Schrauben zu verhindern.

Die Anordnung des Ventils kann aber auch in verschiedener Weise abgeändert werden; eine derartig abgeänderte Ausführungsform veranschaulicht die Abb. 5. Hier erfolgt die Betätigung der an den Klappen befestigten Ritzel 55, 56 durch eine zwischen diese hindurchgehende Zahnstange 57.

Das im Sinne des Erfindungsgedankens ausgeführte Ventilgehäuse kann ohne weiteres im' Gesenk hergestellt werden, und keine weiteren Maschinen sind dafür erforderlich; die Kosten der Herstellung werden daher nur gering sein. 105-

Die verschiebbaren Zahnstangen 25 und 57 können mit dem von Hand aus zu betätigenden Drosselungsorgan zur Steuerung der Maschine verbunden oder aber auch an irgendeinem geeigneten Geschwindigkeitsregler der Maschine angeschlossen werden, wie dies allgemein üblich ist, besonders bei Güterwagen. Wird das Steuerungsorgan in die offene Lage verstellt, so wird die Zahnstange 25 nach rechts, verschoben, und die Ritzel 23, 24 foewegen sich gleichzeitig in bzw. entgegen der Uhrzeigerrichtung. Hierdurch wird¹ nun ihrerseits die Klappe 14 in der einen, die Klappe 15 in der entgegengesetzten Richtung verdreht, so daß nunmehr das Brennstoffgeimisch zwischen den oberen Klappenteilen a hindurchfließen kann. Sollten die Klappen

ohnedies, wie im vorstehenden angedeutet, die Neigung halben, die offene Lage einzunehmen, so werden sie sich hierbei so weit öffnen, als dies zulässig ist.

Der Strom des Gasgemisches fließt durch die Mitte des Durehgangskanals, wie dies durch den ausgezogenen Pfeil in Abb. 3 angezeigt ist, und hat nur ein Mindestmaß von Widerstand zu überwinden, da keine Oiberflächenreibung mit den Gehäusewandungen vorhanden ist. Um die Menge des Brennstoffgemisches zu erhöhen, kann die Zahnstange mehr nach rechts verschoben werden, um so eine stets größere Menge desselben zwischen den oberen Klappenteilen α durchzulassen, bis schließlich die unteren Klappenteile b die abgerundeten Flächen der Sitze 39,40 verlassen haben. Alsdann fängt das Brennstoffgemisch an, über die Klappen hinauszuströimen, wobei vorteilhaft in diesem Augenblick sich das eine older andere der Luftlöcher 47 bzw. 48 öffnet oder auch beide öffnen und sich nunmehr unkarburierte Luft mit dem Brennstoffgamisch viermischt. Durch die weitere Verdrehung der Zahnstange strömt hierauf mehr und mehr Gas durch die Mitte über die Klappen hinaus, während andauernd mehr und! mehr unkarburierte Luft durch die Luftlöcher eintritt. Die Wirkungsweise der Klappen bei der Rückwärtsbewegung ist aus dem Gesagten ohne weiteres ersichtlich

In gleicher Weise bedarf die Wirkungsweise der Vorrichtung nach der abgeänderten Ausführungsform gemäß Abb. 5 keiner weiteren Erläuterung. Es sei nur kurz bemerkt, daß, da die Zahnstange 57 mit den entgegengesetzten Seiten der Ritzel 55, 56 in Eingriff gelangt, die durch diese Zahnstange ausgeführte Bewegung gleichzeitig die Verstellung der Klappen in einer zueinander entgegengesetzten Richtung und in derselben Weise wie bei der ersten Ausführungsformi veranlaßt.

Das im Sinne des Erfindungsgedankens ausgeführte Drosselventil hat sich als besonders geeignet für Verbrennungsikraftmaschinen erwiesen, da im wesentlichen keine Oberflächenreibung durch die Gehäusewandüngen erzeugt wird. Die Kondensation wind daher in der Umgebung der Ventile erheblich herabgemindert, wenn nicht überhaupt gänzlich ausgeschaltet. Es werden daher bedeutend bessere Ergebnisse geliefert. Des ferneren wird auch jedes Zittern der Ventilklappen vermieden, und die von den Steuerhebeln ausgeführte Hin- und Herbewegung löst sofort die gleichen Bewegungen bei den Klappen aus. Und selbst nachdem die Klappenteile b ihre Sitze verlassen haben und ein Strom des Brennstoffgemisches an den Klappenteilen & vorbeifließt, findet im wesentlichen keine Kondensation statt, da das Gemisch seinen Weg nicht an den Wandungen entlang nimmt, sondern dieser Weg vielmehr in der von den gestrichelten Pfeilen in Abb. 3 angdeuteten Richtung verläuft. Die an den Seitenwandungen des Gehäuses angebrachten Ventilsitze 39 und 40 verhindern also praktisch eine Kondensation, selbst nachdem sich die Klappenteile b von ihnen abgehoben haben.

In der vorstehenden Beschreibung sind nur zwei Klappen erwähnt, es versteht sich aber, daß erforderlichenfalls auch mehr als zwei zur Verwendung gelangen können.

Während der Erfindungsgegenstand im wesentlichen an Hand zweier Ausführungsbeispiele erläutert worden ist, ist es ebenfalls klar, daß auch weitere Abänderungen vorgenommen wenden können, ohne hierdurch von dem Erfindungsgedanken selbst abzuweichen.

Claims (4)

Patent-Ansprüche:

1. Klappenventil imit nach der Mitte dachartig zusammenschließenden Klappenflügeln, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappenscharniere derart an den Klappenflügeln sitzen, daß lange und kurze Flügel entstehen, von denen letztere auf im Ventilgehäuse angeordneten Flächen (39,40) gleiten, so daß bei teilweiser Öffnung des Ventils zunächst nur ein zentraler Durchgang des Gases durch die geöffneten langen Flügel erfolgt und erst beim Weiteröffnen die kurzen Flügel von ihren Gleitflächen abschwenken, so daß das Gas zwi- sehen den Klappen und seitlich derselben vorbeiströmen kann.

2. Klappenventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitflächen (39, 40) für die kurzen Flügel in das Ventilgehäuse einspringen und den Gasstrom von den Wandungen abhalten

3. Klappenventil nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die kurzen Flügel Ansätze (50) besitzen, welche im Gehäuse befindliche Luftlöcher (47, 48) abschließen und diese erst bei vollständiger öffnung der Ventilklappen freigeben.

4. Klappenventil nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitflächen (39, 40) für dielkurzen Flügel konzentrisch zu den Drehachsen der Ventilklappen liegen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.