DE4401267C2 - Modulares Drosselklappenventil - Google Patents
Modulares DrosselklappenventilInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein modulares Drosselklappenventil.
So ist ein Drosselklappenventil bekannt (DE 42 17 448 A1), bei
dem das Gehäuse aus zwei stirnseitig aufeinanderliegenden
Gehäusehälften besteht, die jeweils mit einem radialen
Flansch versehen sind, der zur Befestigung der beiden Ge
häusehälften aneinander von einer Gehäuseklammer mit einem
leicht lösbaren Verschluß umschlossen ist. In ringförmigen
Ausnehmungen der beiden Gehäusehälften sitzt ein elastomerer
Ventilring für die Drosselklappe, die in Aussparungen der
Gehäusehälften gelagert ist. Mit dieser Bauweise läßt sich
das Ventil leichter zerlegen und besser reinigen. Ferner ist
es bekannt (DE-OS 23 24 353), die an der Drosselklappe ange
formten Drehzapfen in einem als Ventilsitz dienenden Gummi
ring zu lagern, an dessen beiden Seiten ein radialer End
flansch eines Rohres anliegt, wobei die Flansche von zwei
miteinander gelenkig verbundenen Segmenten mit Hilfe einer
Kniehebelverbindung an dem Ring festgelegt werden. Damit
kann das Ventil zwar leicht zerlegt werden, doch fehlt ein
Gehäuse, in dem die Ventilteile eingebaut und gehalten sind.
Bei einem anderen bekannten Drosselklappenventil (DE-OS
25 50 571) ist das Gehäuse von zwei stirnseitig auf den
elastomeren Ventilring auf liegenden Stirnflanschen und zwei
den Ventilring umschließenden Ringhälften gebildet, in denen
die Drehzapfen der Ventilscheibe gelagert sind. Einerseits
sind die Ringhälften miteinander verschraubt, während ande
rerseits die Stirnflansche zur Befestigung des Ventilringes
und der Ringhälften axial verschraubt sind. Ein Zerlegen des
Ventils ist im Hinblick auf die zahlreichen Verschraubungen
aufwendig. Andererseits ist eine Achsabdichtung der Dreh
zapfen am Innenumfang des Dichtringes dadurch vorgesehen,
daß eine Ringschulter an den Drehzapfen abdichtend auf den
Innenumfang des elastomeren Ventilringes drückt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Drossel
klappenventil so auszubilden, daß es schnell abgebaut und
zum Reinigen und aus hygienischen Gründen leicht und schnell
auseinandergenommen werden kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des
Patentanspruchs 1 gelöst.
So sind erfindungsgemäß das ringförmige Ventilsitzglied und
die Drosselklappe mit den Drehzapfen und ihrer Lagerung in
der Aufbohrung des Gehäuses eingesetzt, das von dem Klemm
ring mittels der Kuppelringe zur Schnellbefestigung abge
schlossen ist. Dies ermöglicht ein Zerlegen des Ventils ohne
Werkzeuge, sowie eine zuverlässige und abdichtende Lagerung,
die auch eine selbstzentrierende Position der Drosselklappe
in bezug auf den Ventilsitz ermöglicht.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Drosselklappenventils sind
in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist anhand der Zeich
nung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Drosselklappenventil;
Fig. 2 eine Seitenansicht des Ventils längs der Linie
2-2 in Fig. 1;
Fig. 3 einen Schnitt in vergrößertem Maßstab längs der
Linie 3-3 in Fig. 1;
Fig. 4 einen Schnitt ähnlich Fig. 3 eines abgeänderten
Ventilgehäuses;
Fig. 5 eine Draufsicht auf Betätigungsmittel für das Ven
til;
Fig. 6 eine Seitenansicht der Betätigungsmittel der Fig. 5
in vergrößertem Maßstab längs der Linie 6-6 in
Fig. 5 und
Fig. 7 eine Draufsicht auf zwei Befestigungspunkte für
den kombinierten Kupplungsring der Fig. 6.
Die Fig. 1 und 2 zeigen die Klappe 12 mit gegenüberliegen
den, an der Scheibe 12 durch Schweißen o. ä. befestigte Naben
20. Dabei wird darauf geachtet, daß sich eine turbulenzfreie
Strömung ergibt, um zu verhindern, daß sich Fließgut ab
setzt. An den Naben 20 sitzen Wellenzapfen 22 und 24. Die
Naben 20 sind vorzugsweise gerundet mit kugelförmigen inne
ren Enden. Die Zapfen 22 und 24 haben einen kleineren Durch
messer und weisen eine Schulter auf. Der Zapfen 24 erstreckt
sich nach außen und dient zum Drehen der Klappe 20, die in
Fig. 1 geschlossen ist. Das freie Ende des Zapfens 24 ist
mit einem Anschlußende 26 versehen, das quadratisch, mit
Keilnuten versehen o. ä. ausgebildet ist. Die Klappe kann
beispielsweise durch einen entfernbaren Handgriff gedreht
werden. Die Klappe ist vorzugsweise feinpoliert, um Reibung
zu minimieren. Ihre in Fig. 3 dargestellte dichtende Um
fangskante 28 ist vorzugsweise mit einem Radius versehen.
Die Klappe 12 ist z. B. aus 11 Ga. rostfreiem Stahl herge
stellt, hat vorzugsweise einen Radius von 2,54 mm an der
Dichtkante 28.
Fig. 3 zeigt das Gehäuse 16 mit einer zylindrischen Durch
gangsbohrung 30, einer Aufbohrung 32 und einem Außendurch
messer 34. Die Aufbohrung 32 liegt konzentrisch zur Durch
gangsbohrung 30 und hat eine bestimmte Tiefe zur Bildung
einer Schulter 36. Das Gehäuse 16 hat auch einen ersten
Kuppelflansch 38 und einen zweiten Kuppelflansch 40, die
beide am Außendurchmesser 34 radial vorstehen und eine be
stimmte Stärke an der Außenkante 42 sowie eine schräge Sei
tenfläche 44 besitzen. Das Profil der Kuppelflansche 38 und
40 paßt mit dem des zugehörigen Kuppelringes 18 zusammen.
Der Kuppelring 18 hat eine V-förmige Rille 46 längs der In
nenfläche 48 auf den beiden halbkreisförmigen Ringteilen 50
und 52. In Fig. 1 sind die Ringteile 50 und 52 an einer Ge
lenkplatte 54 drehbar gehalten. An dem Ringteil 50 ist ein
Gewindebolzen 36 drehbar befestigt. Auf den Bolzen 36 läßt
sich eine Flügelmutter 58 schrauben, die von Hand betätigbar
ist. Das Ringteil 52 hat einen offenen Längsschlitz 60 zum
Erfassen des Bolzens 56 und der Flügelmutter 58. Beim Fest
schrauben der Flügelmutter 58 wird über den Steg 62 des
Ringteils 52 der Innendurchmesser des Kuppelrings 18 verrin
gert. Beim Lösen der Flügelmutter 58 läßt sich der Kuppel
ring 18 öffnen und entfernen.
Fig. 3 zeigt, daß für den Ventilsitz 14 ein Außendurchmesser
64, ein profiliertes Sitzteil 66 und Enden 68 vorgesehen
sind. Der Ventilsitz 14 hat eine bestimmte Länge, die zwi
schen den Enden 68 gemessen wird. Das Profil des Sitzteils
66 ist so gewählt, daß der Innendurchmesser in der Mitte 70
zwischen den Enden 68 0,3 mm kleiner ist als der Innen
durchmesser an den Enden 68. Vorzugsweise ist der Scheitel
am Mittelpunkt 70 mit einem Radius versehen, der zu den
Enden 68 hin verläuft.
Der Ventilsitz 14 besteht vorzugsweise aus einem elastischen
Werkstoff, beispielsweise einem FDA zugelassenen Elastomer.
Die Härte des Elastomers ist vorzugsweise im Bereich von 40
Durometer. Der Ventilsitz 14 hat zwei gestufte, eingeformte
Öffnungen 72, die aus den Fig. 2, 5 und 6 ersichtlich sind.
Diese Öffnungen 72 haben eine bestimmte Tiefe, um einen ab
gestuften Abschnitt im Ventilsitz 14 zu schaffen. Zwei La
gerhülsen oder Buchsen 74 lagern die Wellenzapfen 22 und 24
der Klappe 12. Jede Buchse 74 sitzt in einer zugehörigen Ta
sche 72. Die Länge der Buchsen 74 ist im wesentlichen
gleich, doch etwas länger als die Tiefe der Tasche 72. Bei
spielsweise ist jede Buchse 74 um 0,12 mm länger als die
Tiefe der Tasche 72. Ferner sei bemerkt, daß die Klappe 12
durch den Ventilsitz 14 im Gehäuse nachgiebig gehalten ist.
Diese nachgiebige Anordnung der Klappe 12 nur aufgrund des
Ventilsitzes 14 schafft eine zentrierte Ausrichtung gegen
über dem Ventilsitz 14 in mindestens zwei Richtungen. Das
heißt, die Klappe 12 ist mit dem Mittelpunkt 70 in Richtung
der Strömung des Fließgutes wie auch quer dazu zentriert.
Die Buchsen 74, die länger sind als die Tiefe der Öffnungen
72, vermitteln eine Kraftwirkung, um eine frontseitige Ab
dichtung zwischen der Buchse 72 und der zügehörigen Nabe zu
bewirken. Diese Kraftwirkung dient auch zum Selbstzentrieren
der Klappe 12 am Innendurchmesser des Mittelpunktes 70.
Gemäß Fig. 3 ist ein gestufter Klemmring 76 zum Festhalten
des Ventilsitzes 14 vorgesehen. Dadurch wird der Ventilsitz
14 abgedichtet und zwischen der Schulter 36 und einer Sei
tenfläche 78 des Klemmrings 76 gehalten. Der Klemmring 76
hat eine zweite Durchgangsbohrung 80, einen Schulterdurch
messer 82 und einen dritten Halteflansch 84. Der Schulter
durchmesser 82 ist so bemessen, daß er eng, aber lösbar in
der Aufbohrung 32 des Gehäuses 16 sitzt. Der dritte Halte
flansch 84 ist entsprechend dem zweiten Halteflansch 40 ge
formt und sein Profil ist so gewählt, daß er mittels des
Klemmrings 18 in Anlage an den zweiten Halteflansch 40 ge
bracht werden kann.
In Fig. 4 ist eine Abänderung des Gehäuses 16 und des
Klemmrings 76 dargestellt. Das Gehäuse 16 hat eine erste
vorspringende Lippe 86 an der Schulter 36 bzw. der Durch
gangsbohrung 30. Der Klemmring 76 hat eine zweite vorsprin
gende Lippe 88 an seiner Seitenfläche 78 bzw. der Durch
gangsbohrung 80. Die beiden Lippen 86 und 88 sind im we
sentlichen der Form und Größe nach gleich. Die Höhe H jeder
Lippe beträgt etwa 1,6 mm. Die Lippen vermitteln einen sanf
ten Übergang der verschiedenen Bauteile im Durchströmkanal
des Ventils. Damit wird sichergestellt, daß sich möglichst
wenig Fließgut an der Innenseite des Ventils absetzt. Die
Lippen 86 und 88 haben vorzugsweise eine Schräge mit einem
Winkel zwischen 40° und 50°. Der Ventilsitz 14 kann abge
schrägt sein, um zu den Lippen 86 und 88 zu passen.
In der Ausführungsform der Fig. 5, 6 und 7 ist das modulare
Drosselklappenventil mit 110 bezeichnet. Es besitzt die mei
sten Eigenschaften des Ventils 10, mit der Ausnahme, daß
eine integrale Betätigungseinrichtung 111 modular befestigt
werden kann. Die Einrichtung 11 kann entweder manuell oder
motorisch betätigt werden. Ein manueller Antrieb ist in US-
PS 4,462,567 und ein pneumatischer Motorantrieb ist in US-PS
5,000,077 erläutert. Das dem Gehäuse 16 ähnliche Gehäuse 116
des abgeänderten Ventils hat außerdem einen zweiten Halte
flansch 140 mit einer Ausnehmung 117, die vorzugsweise mit
einer Queröffnung 90 fluchtet, die für den Wellenzapfen 25
vorgesehen ist. Die Ausnehmung 117 hat eine bestimmte Breite
zur Aufnahme einer Montageplatte 119 des zweiten Kuppelrings
118. Vorzugsweise liefert ein Spiel von 0,13 mm die ge
wünschte Ausrichtung, aber auch ein leichtes Einsetzen der
Montageplatte 119. Diese ist verlängert und dient zum Befe
stigen der Betätigungseinrichtung 111.
Fig. 5 zeigt eine manuelle Betätigungseinrichtung 119 mit
einem Flansch 131, einer Welle 133 und einem Griff 135. Eine
Ausnehmung 137 am Ende der Welle 133 paßt in das Ende 26 des
Wellenzapfens 24. Vorzugsweise ist zwischen der Ausnehmung
137 und dem Ende 26 ein Spiel vorgesehen, damit sich die
Klappe auf den Ventilsitz 14 ausrichten kann.
Die Montageplatte 119 hat eine Innenkante 139, die so gerun
det ist, daß sie zum Schulterdurchmesser 82 des Klemmrings
76 paßt. Die Montageplatte 119 besitzt auch die Gelenkstel
len für die Ringteile 50 und 52.
Die Gelenkverbindung der Montageplatte 119 ist in den Fig. 6
und 7 im einzelnen dargestellt. Da die Platte 119 am Schul
terdurchmesser 82 des Klemmrings 76 anliegt, ist eine läng
liche Öffnung 141 nötig. Damit können die Ringteile 50 und
52 richtig auf den Halteflanschen 40 und 84 sitzen. Es ist
wesentlich, daß die Längsöffnungen 141 einen Winkel zur Ach
se der Welle 24 aufweisen. Vorzugsweise beträgt der Winkel
45° Diese Winkelanordnung ermöglicht es der Montageplatte
119, sich an dem Klemmring 76 anzulegen, wenn die Ringteile
50 und 52 durch Festziehen der Flügelschraube 58 gespannt
werden. Ferner ist die Montageplatte 119 fest in der Ausneh
mung 117 zwischen dem Gehäuse 116 und dem Klemmring 76 ge
halten, wenn der Kuppelring 118 angebracht ist.
Im folgenden wird die Handhabung der Ventile 10 und 110 er
läutert. Das Ventil kann leicht an einen Flansch entspre
chender Größe einer Vorrichtung oder Anlage 92 befestigt
werden, die in Fig. 2 angedeutet ist. Hierzu bedient man
sich eines Kuppelrings ähnlich dem Kuppelring 18. in einer
Ringnut 94 kann ein Dichtring eingesetzt werden.
Die Ventile können ohne Werkzeuge an dem Flansch 92 befe
stigt oder von diesem gelöst werden. Nunmehr lassen sich die
Ventile zum Reinigen und für die Wartung ohne Werkzeuge zer
legen. Damit ist die Wartung der Ventile erheblich erleich
tert, insbesondere wenn Fachpersonal nicht zur Verfügung
steht, das oft zum Zerlegen und Montieren von konventio
nellen Ventilen für erforderlich gehalten wird.
Vorzugsweise besteht das Ventil aus korrosionsbeständigem
Material, wie rostfreiem Stahl. Für das Anschlußende 26 und
den Anschluß 137 der Befestigungseinrichtung kann auch eine
flexible Kupplung verwendet werden.
Claims (9)
1. Modulares Drosselklappenventil zur Schnellbe
festigung, mit einer mit Naben (20) und jeweiligen Wellen
zapfen (22, 24) versehenen Klappe (12), wobei mindestens ein
Wellenzapfen nach außen ragt, mit einem Gehäuse (16, 116)
mit einer ersten Durchlaßbohrung (30) und einer konzen
trischen Aufbohrung (32), die eine Schulter (36) bildet,
wobei das Gehäuse einen ersten und zweiten Halteflansch (38,
40) bildet, deren Profil jeweils mit einem entsprechend
profilierten ersten und zweiten Kuppelring (18, 118) zur
Schnellbefestigung zusammenwirkt, und wobei das Gehäuse eine
seitliche Öffnung für den Austritt des Wellenzapfens (24)
aufweist, mit einem nachgiebigen Ventilsitzglied, das mit
seinem entsprechend gewählten Außendurchmesser eng, aber
lösbar in der Aufbohrung (32) des Gehäuses einsitzt, mit
einem Klemmring (76) mit einer zweiten Durchlaßbohrung (80),
einem Schulterdurchmesser (82) und einem dritten Halte
flansch (84), wobei der Durchmesser der zweiten Durchlaß
bohrung (80) im wesentlichen gleich dem Durchmesser der
ersten Durchgangsbohrung (30) ist und der Klemmring mit
seinem Schulterdurchmesser lösbar in der Aufbohrung (32) des
Gehäuses sitzt und dabei das Ventilsitzglied (14) in einer
bestimmten Stellung zwischen einer Seitenfläche des Klemm
rings (76) und der Schulter (36) des Gehäuses hält, und der
dritte Halteflansch (84) der Größe und dem Profil nach so
ausgebildet ist, daß er durch den zweiten Kuppelring (18) in
Anlage an den zweiten Halteflansch (40) des Gehäuses gehal
ten wird, wobei die Klappe (12) nur durch das Ventilsitz
glied (14) nachgiebig gehalten ist und das Ventilsitzglied
(14) querliegende abgestufte Öffnungen (72) bestimmter Tiefe
und Form aufweist, in denen zwei Buchsen (74) lösbar ein
sitzen, deren Länge größer ist als die Tiefe der abgestuften
Öffnung, und wobei mindestens eine Stirnfläche der Buchsen
(74) eine seitliche Dichtung mit der zugehörigen Nabe (20)
der Klappe (12) herstellt, und jede Buchse (74) vom Ventil
sitzglied in gleicher Weise vorgespannt ist, um die stirn
seitige Abdichtung mit der Nabe (20) sowie ein Selbstzen
trieren der Klappe (12) zu vermitteln.
2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der zweite Kuppelring zwei halbkreisförmige Ringteile
(50, 52) aufweist, von denen jeder schwenkbar an einem Ende
einer Gelenkplatte (54, 119) angeordnet ist und daß das
jeweils freie Ende der Ringteile (50, 52) von Hand lösbar
bzw. festziehbar ist.
3. Ventil nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß jedes Ringteil (50, 52) eine
innere, im Querschnitt V-förmige Rille (46) aufweist, die
mit den gehäuseseitigen Halteflanschen zusammenpaßt und
zusammenwirkt.
4. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß das Innenprofil des nachgiebigen
Ventilsitzgliedes (14) so geformt ist, daß sein in Axial
richtung in der Mitte (70) befindlicher Innendurchmesser
gegenüber den Innendurchmessern an den stirnseitigen Enden
(68) verringert ist.
5. Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß der Innendurchmesser des Ventilsitzgliedes (14) in der
Mitte (70) zwischen den stirnseitigen Enden (68) um 0,3 mm
kleiner ist als der Innendurchmesser an den Enden (68),
wodurch in der Mitte (70) ein abgerundeter Scheitel gebildet
ist, von dem aus die Innenfläche des Ventilsitzgliedes (14)
sich zu den stirnseitigen Enden (68) hin erstreckt.
6. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Betätigungseinrichtung
(111) zum Drehen der Klappe (12) vorgesehen ist, die lose am
Ende des Wellenzapfens (24) außerhalb des Ventils angebaut
ist und an einer Montageplatte (119) des zweiten Kuppelrings
(118) gehalten ist, die in einer Ausnehmung (117) des
Gehäuses (116) einsitzt und eine Ausrichtung zwischen der
Betätigungseinrichtung und der Welle vermittelt.
7. Ventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß der Innenumfang der Montageplatte (119) einen Radius
entsprechend dem Schulterdurchmesser des Klemmrings
aufweist.
8. Ventil nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Ringteile (50, 52) in länglichen Öffnungen
(141) der Montageplatte (119) schwenkbar gelagert sind,
wobei die länglichen Öffnungen so unter einem Winkel zur
Drehachse der Klappe (12) angeordnet sind, daß beim Befe
stigen des Klemmrings am Gehäuse eine volle Anlage an den
Halteflanschen erzielt wird.
9. Ventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß der Winkel für die länglichen Öffnungen 45° beträgt.
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