DE69404892T2 - Drosselklappe - Google Patents

Description

• Diese Erfindung betrifft ein Drosselventil.
• Konventionell umfaßt ein Drosselventil eine Scheibe und eine Auflage, wie beispielsweise eine ringförmige elastomere Dichtung, mit der die Scheibe in Eingriff steht, wenn das Ventil geschlossen wird. Manchmal wird entweder die Scheibenkante oder die Auflage beschädigt, oder ein bestimmter Gegenstand wird zwischen der Scheibenkante und der Auflage eingekeilt, und Fluid leckt. In einigen Situation kann eine kleine Ausflußmenge toleriert werden, in anderen aber ganz bestimmt nicht, insbesondere, wenn der Kontakt oder das Mischen von Materialien, die andernfalls durch die Ventilscheibe getrennt würden, gefährliche Konsequenzen bewirken kann.
• Um dieses Problem zu bewältigen, ist vorgeschlagen worden, ein Ventil mit zwei Scheiben zu verwenden, die entlang des Kanals, durch den das Fluid strömt, längs voneinander beabstandet sind, wobei die beiden Scheiben mechanisch miteinander verbunden sind, so daß sie immer parallel zueinander liegen. Mit dieser Anordnung wird beabsichtigt, sicherzustellen, daß, wenn hinter einer Scheibe ein Fluidausfluß auftritt, die andere dann einen weiteren Ausfluß oder eine weitere Strömung verhindert. Die Vorkehrung von zwei Scheiben und einer Verbindung, welche die parallele Anordnung der beiden Scheiben bei allen Winkeln von der Offen- zu der Geschlossen-Position genau beibehält, ist jedoch teuer und da die Verbindung außerhalb angeordnet ist, wird der Ventilkörper möglicherweise beschädigt, wodurch bewirkt wird, daß eine Scheibe nicht länger parallel zu der anderen angeordnet ist.
• Die DE-C-10 96 134 offenbart ein Klappenventil, das in einem Ventilkörper positioniert ist, wobei die Klappe zwei parallele, elastisch verformbare Lippen umfaßt, um in der Geschlossen-Position in die Innenseite des Ventilkörpers abdichtend in Eingriff zu stehen, und einen Kanal, der zwischen den Lippen angeordnet ist, der in der Geschlossen-Position mit einem Auslaß in dem Ventilkörper verbunden ist, wodurch irgendein Fluid, das hinter einer Lippe leckt, entlang dem Kanal und durch den Auslaß nach außen strömt.
• Die GB-A-1512482 offenbart ein Drosselventil nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Da die beiden peripheren Kanten auf der gleichen Achse zentriert sind, muß beim Schließen eine Kante an der verformbaren Auflageoberfläche der anderen Kante vorbei gedrängt werden. Dies bewirkt eine übermäßige Abnutzung und eine mögliche Beschädigung der Kante(n) und / oder der Auflageoberfläche(n). Weiterhin ist es leicht, wenn kein mechanischer Stopp vorgesehen wird, beide Kanten über ihre jeweiligen Auflageoberflächen hinaus zu drehen.
• Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Drosselventilaufbau zu schaffen, der die Effekte der obigen Probleme beseitigt oder verringert.
• Nach der Erfindung umfaßt ein Drosselventil einen Körper, eine Ventilscheibe, die in dem Körper für einen Dichtungseingriff mit einer Ventilauflage aus verformbarem Material angeordnet ist, die dem Körper zugeordnet ist, worin die Ventilscheibe zwei parallele, periphere Kanten besitzt, von denen jede in dem Offen- und Geschlossen-Zustand des Ventils eine kreisförmige Form besitzt, einen Kanal, der zwischen den peripheren Kanten festgelegt ist, der mit einem Auslaß verbindet, wodurch, wenn es sich in einer Geschlossen-Position befindet, jegliches Fluid, das hinter einer peripheren Kante der Scheibe leckt, entlang dem Kanal und zu dem Auslaß strömt, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentren der beiden parallelen, peripheren Kanten in den Offen- und Geschlossen- Zuständen des Ventils exzentrisch in bezug auf die Drehachse der Scheibe angeordnet sind, wobei das Zentrum einer Kante auf einer Seite der Drehachse der Scheibe angeordnet ist und davon durch einen voreingestellten Abstand beabstandet ist, der in der Ebene der Scheibe gemessen wird und wobei das Zentrum der anderen Kante auf der anderen Seite der Drehachse der Scheibe angeordnet ist und davon durch einen Abstand beabstandet ist, der in der Ebene der Scheibe gleich dem voreingestellten Abstand gemessen wird, wobei die Ventilauflage zwei im allgemeinen zylindrische Auflageoberflächen besitzt, die in bezug aufeinander exzentrisch angeordnet sind, gegen die in dem Geschlossen-Zustand des Ventils jede der beiden peripheren Kanten jeweils aufliegt.
• Vorzugsweise umfaßt der Auslaß, z. B. ein Ablauf oder eine Entlüftung, zumindest eine Öffnung, die in der Ventilauflage ausgebildet ist. Vorzugsweise ist der Auslaß auch positioniert, um mit dem Kanal in der Geschlossen-Position des Ventils zu kommunizieren. Ferner kann die Auflage die Form eines Dichtungsrings besitzen und der Auslaß führt durch den Dichtungsring hindurch zu der Außenseite des Ventils.
• Vorzugsweise sind die beiden Kreisformen jeder der peripheren Kanten, die gleiche Durchmesser besitzen können, durch abgeflachte Oberflächen benachbart zu den beiden diametral gegenüberliegenden Positionen unterbrochen, an denen die Scheibe mit einer oder zwei Wellen verbunden wird. Die abgeflachten Oberflächen können auch den Kanal zwischen den beiden Kanten unterbrechen und wenn dies so ist, kann zumindest eine Nut in der abgeflachten Oberfläche vorgesehen werden, um die interaktiven Teile des Kanals zu verbinden.
• Vorzugsweise umfaßt die Ventilauflage einen ringförmigen, elastomeren Dichtungsring, der mit den beiden im allgemeinen zylindrischen Oberflächen ausgebildet ist, von denen in der Geschlossen-Position jede durch eine jeweilige Kante der Scheibe eingreifbar ist.
• Eine Ausführungsform der Erfindung wird nun nur beispielhaft unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in welchen:
• Fig. 1 eine schematische Draufsicht der Ventilscheibe in Kontakt mit der Ventilauflage (die im Querschnitt gezeigt ist) zeigt; und
• Fig. 2 eine Seitenansicht der Ventilscheibe zeigt.
• Wie in den Zeichnungen gezeigt ist, umfaßt das Ventil eine Ventilscheibe 1 und eine Ventilauflage 2.
• Die Scheibe 1 ist mit zwei peripheren Kanten 3, 4 ausgebildet, von denen jede ein abgerundetes Profil für den Dichtungseingriff mit der Ventilauflage 2 besitzt. Zwischen den beiden Kanten ist ein peripherer Kanal 5 ausgebildet.
• Die Scheibe ist mit zwei diametral gegenüberliegenden Ausnehmungen 6 und 7 ausgebildet, die Sackbohrungen 8 und 9 besitzen, die sich vom Scheibenrand nach innen erstrecken. Eine Bohrung 8 ist derart ausgebildet, um eine Antriebswelle (nicht gezeigt) aufzunehmen, auf die ein Drehmoment ausgeübt werden kann, um die Scheibe um die Achse 0-0 zwischen den Geöffnet- und Geschlossen-Positionen zu drehen. Ein Mittel, nicht gezeigt, ist vorgesehen, um die Antriebswelle an der Drehung in der Bohrung zu hindern und somit das Drehmoment wirkungsvoll von der Welle auf die Scheibe zu übertragen. Die andere Bohrung 9 nimmt einen Achsschenkel (nicht gezeigt) auf, auf dem sich die Scheibe frei dreht.
• Die Ausnehmungen unterbrechen die Kanten 3, 4 und den Kanal 5. Wie in Fig. 2 gesehen werden kann, gehen die Kanten in die äußeren abgeflachten Flächen 10, 11 der Ausnehmungen 6, 7 über. Der Kanal 5 geht in zwei kurze flache Nuten 12, 13 über, die sich zu den Kanten der abgeflachten Oberfläche der Ausnehmung 6 zum Aufnehmen der Antriebswelle erstrecken, wobei die beiden Nuten diametral gegenüberliegend in bezug auf die Drehachse 0-0 angeordnet sind und sich im wesentlichen in der zentralen Ebene P-P der Scheibe erstrecken. Die beiden Nuten 12 und 13 treten in eine flache kreisförmige Nut 14 ein, die so positioniert ist, daß sie koaxial zu der Achse 0- 0 liegt und die Sackbohrung 8 umgibt. Die abgeflachte Oberfläche 11 der Ausnehmung 7 zum Aufnehmen des Achsschenkels ist ähnlich mit zwei kurzen Nuten 15, 16 und einer kreisförmigen Nut 17 ausgebildet, wobei alle Nuten 15, 16 und 17 mit dem Kanal 5 kommunizieren.
• Die Basis des Kanals 5 besitzt einen kreisförmigen Querschnitt, wie in Fig. 2 gesehen werden kann, wobei sie bei Punkt B zentriert ist, der auf der Drehachse 0-0 der Scheibe liegt und sich in der Mitte zwischen den beiden abgeflachten Oberflächen 10, 11 befindet. Der Durchmesser 19 der Basis 18 des Kanals 5 ist durch eine durchgezogene Linie in Fig. 2 gezeigt.
• Die Kanten 3 und 4 besitzen jeweils eine kreisförmige Form, wie in Fig. 2 gesehen werden kann, außer dort, wo sie durch die abgeflachten Oberflächen 10 und 11 unterbrochen werden. Eine Kante 3 besitzt ihr Zentrum bei Punkt C in der Mitte zwischen den beiden abgeflachten Oberflächen 10 und 11 und ist durch einen kleinen voreingestellten Abstand B-C von der Drehachse 0-0 versetzt. Der kleine voreingestellte Abstand B- C wird in der Ebene der Scheibe gemessen. Der Durchmesser 21 der Kante 3 wird durch eine punktierte Linie gezeigt. Die andere Kante 4 besitzt ihr Zentrum bei Punkt A in der Mitte zwischen den beiden abgeflachten Oberflächen 10 und 11 und ist einen kleinen voreingestellten Abstand A-B von der Drehachse 0-0 versetzt, jedoch auf der gegenüberliegenden Seite zu Punkt C. Der kleine voreingestellte Abstand A-B befindet sich wiederum in der Ebene der Scheibe. Der Durchmesser 20 der Kante 4 wird durch eine strichpunktierte Linie gezeigt. Der voreingestellte Abstand zwischen den Punkten A und B, der in der Ebene der Scheibe gemessen wird, entspricht dem voreingestellten Abstand zwischen den Punkten B und C. Somit sind die beiden Kanten 3 und 4 zueinander und zu der Achse 0- 0 exzentrisch gegenüberliegend angeordnet.
• Die Ventilauflage 2, die in Fig. 1 gezeigt ist, umfaßt einen Ring aus elastomerem Material, das an eine geeignete Stützoberfläche (nicht gezeigt) gebunden ist, die auf der Innenseite des Ventilkörpers ausgebildet ist. Die Ventilauflage besitzt zwei innere Oberflächen 22, 23, von denen jede eine zylindrische Form besitzt, außer dort, wo die Auflage mit den abgeflachten Oberflächen 10 und 11 der Scheibe in Einriff steht und die exzentrisch in bezug zueinander angeordnet sind, um dichtend in die beiden Kanten 3 bzw. 4 einzugreifen. Die Oberfläche 22 ist konzentrisch zu der Kante 3 ausgebildet und die Oberfläche 23 ist konzentrisch zu der Kante 4 ausgebildet. Die inneren Durchmesser der Oberflächen 22 und 23 sind jeweils etwas kleiner, als die äußeren Durchmesser 20, 21 der Kanten 3, 4, so daß, wenn sich die Scheibe 2 in der Geschlossen-Position befindet, wie in Fig. 1 gezeigt ist, das elastomere Material zusammengepreßt wird und eine gute Dichtung zwischen jeder Kante 3, 4 und den jeweiligen Kontaktoberflächen 22, 23 erhalten wird.
• Wie in Fig. 1 gezeigt ist, sind an der Vereinigung zwischen den Oberflächen 22, 23 und der zentralen Ebene P-P der Auflage und der Scheibe (in der Geschlossen-Position) eine oder mehrere Öffnungen 24, 25 durch die Dicke der Auflage 2 hindurch vorgesehen. Die oder jede Öffnung führt auch durch den Ventilkörper hindurch zu der Ventilaußenseite oder zu einem Reservoir in dem Ventilkörper. Die oder jede Öffnung wird durch geeignete Mittel (nicht gezeigt) geschlossen, wenn sich das Ventil in der Offen-Position befindet.
• Wie erkannt werden kann, kann die Ventilscheibe 1 von der Geschlossen-Position, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist, zu der Offen-Position nur durch eine Drehbewegung in einer Richtung bewegt werden, d. h. im Uhrzeigersinn, wie durch die Pfeile X und Y angezeigt wird. Ferner ist es beim Schließen des Ventils (d. h. in einer Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn) aufgrund ihrer exzentrischen Anordnung nicht möglich, die Kanten 3 und 4 über die jeweiligen Auflageoberflächen 22 und 23 hinaus zu bewegen.
• Wenn sich das Ventil bei der Anwendung in der Geschlossen- Position befindet, wie in Fig. 1 gezeigt ist, wird Fluid, wenn es hinter einer Kante, z. B. 3, leckt, in den Kanal 5 gelangen und dann durch die oder jede Öffnung 24, 25 hindurch weg zu der Ventilaußenseite oder einem Reservoir abfließen, wenn notwendig entlang der flachen Nuten 12, 13 und 14 und / oder 15, 16 und 17, die in den Oberflächen 10, 11 der jeweiligen Ausnehmungen 6, 7 ausgebildet sind. Das Fluid wird durch den Dichtungseffekt der anderen Kante, z. B. 4, daran gehindert, zu der anderen Seite der Scheibe zu strömen. Da die beiden Kanten einstückig mit der Scheibe ausgebildet sind, liegen sie immer genau parallel zueinander, d. h. parallel zu der zentralen Ebene P-P der Scheibe.

Claims (8)

1. Drosselventil mit einem Körper, einer Ventilscheibe (1),

die in dem Körper für einen Dichtungseingriff mit einer Ventilauflage (2) aus verformbarem Material angeordnet ist, die dem Körper zugeordnet ist, worin die Ventilscheibe zwei parallele, periphere Kanten (3, 4) besitzt, von denen jede in dem Offen- und Geschlossen-Zustand des Ventils eine kreisförmige Form besitzt, einem Kanal (5), der zwischen den peripheren Kanten (3, 4) festgelegt ist, der mit einem Auslaß (24 oder 25) verbindet, wodurch, wenn es sich in einer Geschlossen-Position befindet, jegliches Fluid, das hinter einer peripheren Kante (3 oder 4) der Scheibe leckt, entlang dem Kanal (5) und zu dem Auslaß (24 oder 25) strömt, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentren (C, A) der beiden parallelen, peripheren Kanten (3, 4) in den Offen- und Geschlossen- Zuständen des Ventus exzentrisch in bezug auf die Drehachse (0-0) der Scheibe (1) angeordnet sind, wobei das Zentrum (C) einer Kante (3) auf einer Seite der Drehachse (0-0) der Scheibe (1) angeordnet ist und davon durch einen voreingestellten Abstand (B-C) beabstandet ist, der in der Ebene der Scheibe gemessen wird und wobei das Zentrum (A) der anderen Kante (4) auf der anderen Seite der Drehachse (0-0) der Scheibe (1) angeordnet ist und davon durch einen Abstand (A-B) beabstandet ist, der in der Ebene der Scheibe gleich dem voreingestellten Abstand (B-C) gemessen wird, wobei die Ventilauflage (2) zwei im allgemeinen zylindrische Auflageoberflächen (22, 23) besitzt, die in bezug aufeinander exzentrisch angeordnet sind, gegen die in dem Geschlossen-Zustand des Ventils jede der beiden peripheren Kanten (3, 4) jeweils aufliegt.

2. Drosselventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß (24 oder 25) zumindest eine Öffnung umfaßt, die in der Ventilauflage (2) ausgebildet ist.

3. Drosselventil nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß (24 oder 25) positioniert ist, um in der Geschlossen-Position des Ventils mit dem Kanal (5) zu kommunizieren.

4. Drosselventil nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflage (2) die Form eines Dichtungsrings besitzt und der Auslaß (24 oder 25) durch den Dichtungsring hindurch zu der Außenseite des Ventils führt.

5. Drosselventil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kreisformen jeder der peripheren Kanten (3, 4) gleiche Durchmesser besitzen.

6. Drosselventil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kreisformen jeder der peripheren Kanten (3, 4) durch abgeflachte Oberflächen (10, 11) benachbart zu den beiden diametral gegenüberliegenden Positionen unterbrochen sind, an denen die Scheibe mit einer oder zwei Wellen verbunden wird.

7. Drosselventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,

daß die abgeflachten Oberflächen (10, 11) den Kanal (5) zwischen den beiden Kanten (3, 4) unterbrechen und zumindest eine Nut (12, 13, 14) in der abgeflachten Oberfläche (10, 11) vorgesehen ist, um die interaktiven Teile des Kanals (5) zu verbinden.

8. Drosselventil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilauflage (2) einen ringförmigen, elastomeren Dichtungsring umfaßt, der mit den beiden im allgemeinen zylindrischen Auflageflächen (22, 23) ausgebildet ist, von denen in der Geschlossen-Position jede mit einer jeweiligen Kante (3, 4) der Scheibe (1) in Eingriff steht.