DE1082782B - Drosselklappe - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft eine Drosselklappe, deren entlang dem ganzen Klappenumfang abdichtender und radial aufweitbarer Dichtring im Klappengehäuse in seiner Ebene verschieblich gelagert ist.

Solche Drosselklappen sind deshalb vorteilhaft, weil sie trotz einer üblichen einfachen Lagerung der Klappenwelle eine abdichtende Anpressung der Klappendichtfläche gegen die Dichtfläche des Dichtsitzringes ermöglichen. Nachteilig ist bei den bisher bekanntgewordenen Ausführungen solcher Drosselklappen aber noch, daß die Achse der parallel zur Dichtsitzringebene verlaufenden Klappenwelle von dieser Ebene verhältnismäßig weit versetzt und die Klappe selbst entsprechend breit sein muß, damit die angestrebte Anpressung bei geschlossener Klappe erreicht wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber den vorgenannten Drosselklappen bessere Abdichtung zu erreichen, die in geöffnetem Zustand einen kleineren Strömungswiderstand aufweist.

Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Klappe im Klappengehäuse entlang ihrer die Mittelebene ihrer Dichtfläche in an sich bekannter Weise schräg durchsetzenden Drehachse verschiebbar gelagert ist, wobei von mindestens einer der zusammenwirkenden Dichtflächen von Klappe und Dichtring der Durchmesser über die Dichtflächenbreite derart abnimmt, daß der bei der einen axialen Endstellung der Klappenwelle an der Dichtfläche der geschlossenen Klappe gerade ohne radiale Aufweitung anliegende Dichtring mit der Verschiebung der Klappe und entsprechender Verschiebung der Klappendichtfläche in die Ausnehmung des Dichtringes hinein zunehmend aufgeweitet wird.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung betreffen zwei verschiedene Gestaltungen der Dichtflächen von Klappe und Dichtring, mit denen die erfindungsgemäße Dichtwirkung erzielt werden kann, während andere Ausgestaltungen unterschiedliche konstruktive Einzelheiten der Anordnung der Klappe, des Dichtsitzringes und des Betätigungsmechanismus für die axiale Verschiebung der Klappenwelle betreffen.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht; es zeigt

Fig. 1 die erfindungsgemäße Drosselklappe in einem axialen Längsschnitt bei geschlossener, jedoch noch nicht voll abgedichteter Klappe,

Fig. 2 einen die gegenseitige Stellung der Dichtflächen von Klappe und Dichtring zeigenden vergrößerten Teilausschnitt der Fig. 1, go

Fig. 3 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung der voll abgedichteten Drosselklappe.

Die Klappe 1 weist entlang ihrem Umfange eine kugelzonenförmige Dichtfläche auf und ist in ihrem Drosselklappe

Anmelder:

David F. Wiseman & Sons Limited,

Sparkhill, Birmingham,

und Frank Edward Swain,

Kirby Muxloe, Leicester (Großbritannien)

Vertreter: Dipl.-Ing. R. Beetz, Patentanwalt,
München 22, Steinsdorfstr. 10

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 24. Oktober 1957

Frank Edward Swain, Kirby Muxloe, Leicester

(Großbritannien),
ist als Erfinder genannt worden

Mittelteil einstückig mit einer zylindrischen Buchse 2 versehen, in der eine Klappenwelle 3 unbeweglich festgelegt ist. Die Buchse 2 und die Klappenwelle 3 durchsetzen mit ihrer Achse die Ebene der Klappe 1 unter einem aus der Zeichnung ersichtlichen spitzen Winkel, wobei diese Achse die vordere, d. h. die bei geschlossener Klappe 1 angeströmte (in Fig. 1 untere) Seitenfläche der Klappe 1 in ihrem Mittelpunkt 0 schneidet, der bei dem Ausführungsbeispiel zugleich der Mittelpunkt der die Dichtfläche bildenden Kugel ist. Wird die Klappe 1 von der Klappenwelle 3 her aus ihrer in Fig. 1 dargestellten geschlossenen Stellung um 90° in ihre offene Stellung geschwenkt, dann bewegt sich die Dichtfläche einer gedachten Kugelfläche, deren Mittelpunkt außerhalb der in der Mitte zwischen den beiden Seitenflächen der Klappe 1 verlaufenden Mittelebene derselben liegt und gemäß dem Altsführungsbeispiel mit dem Mittelpunkt der vorderen Seitenfläche der geschlossenen Klappe zusammenfällt.

Soweit die Bezeichnungen »vorn« und »hinten« verwendet sind, ist mit »vorn« stromaufwärts und mit »hinten« stromabwärts der geschlossenen Klappe gemeint, wobei in der Zeichnung mit »X« die stromaufwärts und mit »Y« die stromabwärts der Klappe 1 gelegene Öffnung bezeichnet ist. Eine solche Zuordnung der Drosselklappe zur Richtung ihrer Durchströmung ist zwar nicht zwingend, aber sie ermög-

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licht eine die richtige Funktion des Ventils erleich- Dichtring 4 innerhalb seiner Ebene mitgenommen, ternde Ausnutzung der Strömungskräfte. weil die Klappe 1 bereits bei ihrer ersten, noch lose

Die kugelzonenförmige Dichtfläche der Klappe 1 am Dichtring 4 anliegenden Abschlußstellung (vgl. wirkt mit einem in sich geschlossenen, radial aufweit- Fig. 2) in die Ebene des Dichtringes 4 eingreift. Da baren Dichtring 4 zusammen, der sich im wesent- 5 jedoch die Ebene des Dichtringes 4 geneigt zur liehen innerhalb der Ebene der geschlossenen Klappe Achsrichtung — und damit zur Bewegungsrichtung— befindet. Er ist in einer ringförmigen Ausnehmung 5 der Klappe 1 verläuft, wird bei dieser Verschiebung des Klappengehäuses 6 a, 6 b gelagert, in der er in die Dichtfläche der Klappe 1 zwangläufig weiter in seiner Ebene verschiebbar ist. die Bohrung des Dichtringes 4 hinein verschoben, bis

Die Dichtfläche des Dichtringes 4 kann die gleiche io die Mittelebenen beider Dichtflächen schließlich zukugelzonenförmige Gestalt wie die Dichtfläche der sammenfallen und die Dichtfläche der Klappe 1 geKlappe 1 aufweisen, so daß ihre hintere öffnung maß Fig. 3 vollständig in der Bohrung des Dichtetwas kleiner als ihre vordere öffnung ist. Zur Her- ringes 4 aufgenommen ist. Bei dieser Durchdringung beiführung der Aufweitung muß dabei aber der verursacht der nach vorn größer werdende DurchDurchmesser der vorderen Klappenfläche etwas grö- 15 messer der Klappe 1 zwangsweise eine Aufweitung ßer als der Kugeldurchmesser der zugehörigen ent- des Dichtringes 4, wodurch die angestrebte Abdichspannten Dichtfläche des Dichtringes sein. tung der Drosselklappe entsteht.

Die Dichtfläche des Dichtringes 4 könnte auch die . Zum Öffnen der Drosselklappe wird zunächst der Form einer konischen Bohrung (vgl. Fig. 2) auf- Betätigungshebel 10 im Sinne einer Einwärtsverschieweisen, in welchem Falle zwischen der geschlossenen 20 bung der Betätigungsstange 8 geschwenkt, wodurch Klappe 1 und dem Dichtring 4 eine Berührungslinie die Klappe 1 in die Lage zurückgeschoben wird, bei entsteht. Auch im Falle der erstgenannten Ausbil- der der Dichtring 4 nur noch lose und entspannt an der dung des Dichtringes 4 kann die Klappe 1 ungehindert Dichtfläche der Klappe 1 anliegt (Fig. 2). Daraufhin und ohne die Notwendigkeit einer Aufweitung des kann die Klappe 1 vom Betätigungshebel 7 aus in Dichtringes 4 in ihre Abschlußstellung und aus dieser 25 ihre offene Stellung geschwenkt werden. Die beiden heraus geschwenkt werden. Wird die Dichtfläche des Betätigungshebel 7 und 10 könnten — statt unabhän-Dichtringes 4 konisch ausgebildet, so muß zu einer gig voneinander — auch gemeinsam betätigt werden, gleichen freien Beweglichkeit der Klappe 1 der inner- wenn man sie etwa durch ein Schleppglied od. dgl. halb der Mittelebene der geschlossenen, jedoch noch miteinander kuppelt.

nicht abgedichteten Klappe! liegende Bohrungshalb- 30 Der bei der beschriebenen Drosselklappe verwenmesser des Dichtringes 4 etwas größer als der inner- dete und bei seiner Zusammenwirkung mit der Klappe halb derselben Ebene befindliche Auß en durchmesser r radial aufgeweitete Dichtring 4 kann z.B. die Form der Klappe 1 sein (vgl. Fig. 2). einer flachen Scheibe haben.

Die die Klappenwelle 3 aufnehmende zylindrische Damit der Dichtring 4 auch in seiner axialen Rich-

Buchse 2 der Klappe 1 ist- mit der Klappenwelle 3 35 tung nachgiebig sein kann, kann er auch einen U-förfest verbunden, während die freien Enden der Klap- migen Querschnitt aufweisen, dessen beide Schenkel penwelle 3 in Lagerbohrungen des Klappengehäuses radial nach außen gerichtet sind, so daß am Dicht- 6 a, 6 b längsverschiebbar und verdrehbar gelagert ring also eine Ringnut 4 α gebildet wird. Wenn dabei sind. An dem einen Ende der Klappenwelle 3 ist ein die Wandstärke des U-Profils richtig bemessen wird, Betätigungshebel 7 befestigt, mit dem die Klappe 1 40 dann kann sich auch eine gewisse axiale Verschiebung verdreht werden kann. Das gegenüberliegende Ende der inneren Dichtfläche des Ringes gegenüber den der Klappenwelle 3 dient als Abstützfläche gegenüber beiden rippenförmigen Schenkeln des U-Profils ergedem Ende einer in der axialen Verlängerung der ben. Dieser Dichtring 4 ist in die zugehörige ring-Klappenwelle 3 angeordneten und dort mit einer mit förmige Ausnehmung 5 des Klappengehäuses 6 c, 6 b Steilgewinde versehenen Betätigungsstange 8, die in 45 so eingebaut, daß seine beiden flanschartigen Scheneiner mit einer entsprechenden Gewindebohrung ver- kel in axialer Richtung des Ringes leicht eingespannt sehenen und mit dem Klappengehäuse 6 a, 6 b fest ver- sind. Der Dichtring könnte auch einen L-förmigen bundenen Lagerbuchse 9 über das Gewinde verdreh- Querschnitt .aufweisen, wobei der äußere Schenkel bar und zugleich axial verschiebbar geführt ist. Am des L-Profils innerhalb der ringförmigen Ausnehäußeren Ende der Betätigungsstange 8 ist ein Betäti- 50 mung 5 des Klappengehäuses 6 α, 6 b verschieblich gungshebel 10 befestigt, mit dem die Betätigungs- geführt wird, während der andere, etwa zylindrische stange 8 verdreht werden kann, wobei die Klappen- Schenkel nach vorn gegen die Klappe 1 gerichtet ist welle 3 mitsamt der Klappe 1 quer zur Durch- und bei der Zusammenwirkung mit der Klappe von Strömungsrichtung verschoben wird. Zur Herab- einer vorderen Öffnung aus radial aufweitbar ist. Um setzung der zwischen der Betätigungsstange 8 und der 55 den Einbau des Dichtringes zu ermöglichen, ist das Klappenwelle 3 entstehenden Reibung ist in die beiden Klappengehäuse 6 a, 6b innerhalb der Ebene des Stirnflächen noch eine Kugel 11 eingelassen. Dichtringes geteilt.

Die Klappe 1 kann mit Hilfe des Betätigungs- Es ist nicht erforderlich, daß die Mitte der vorde-

hebels 7 aus ihrer offenen Stellung in ihre Abschluß- ren Seitenfläche der Klappe gerade mit dem (gedachstellung (Fig. 1) geschwenkt werden, bei der sie an 60 ten) Mittelpunkt einer- kugelzonenförmigen Dichtder Dichtfläche des Dichtringes 4 zunächst lediglich fläche zusammenfällt, obwohl eine solche Ausführung lose (vgl. Fig. 2) anliegt. Zum Abdichten der Klappe 1 bevorzugt wird.

schwenkt man daraufhin den Betätigungshebel 10 im Auch könnten statt der mit dem Steilgewinde verSinne einer axialen Auswärtsverschiebung der Beta- sehenen Betätigungsstange 8 andere Betätigungstigungsstange 8 aus der Lagerbuchse 9 (vgl. Fig. 3), 65 mittel zum axialen Verschieben der Klappenwelle 3 wobei sich der Druck des an der Klappe 1 angreifen- vorgesehen sein. Ein Ende der Klappenwelle 3 könnte den Strömungsmediums unterstützend auswirken z. B. eine hydraulisch oder pneumatisch wirkende Bekann. Diesen Druck kann auch allein die Verschie- tätigungsvorrichtung mit Kolben und Zylinder angebung der Klappe 1 bewirken. Mit dieser axialen Ver- schlossen sein. Die Klappenwelle 3 könnte auch selbst Schiebung der Klappe 1 wird zwangläufig auch der 70 mit einem Steilgewinde versehen sein, wodurch die

axiale Verschiebung in einfacher Weise mit der OfE-nungs- und Schließbewegung der Klappe verbunden werden würde.

Claims (8)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Drosselklappe, deren entlang dem ganzen Klappenumfang abdichtender und radial aufweitbarer Dichtring im Klappengehäuse in seiner Ebene verschieblich gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappe (1) im Klappengehäuse (6 a, 6 b) entlang ihrer die Mittelebene ihrer Dichtfläche in an sich bekannter Weise schräg durchsetzenden Drehachse (Klappenwelle 3) verschiebbar gelagert ist, wobei von mindestens einer der zusammenwirkenden Dichtflächen von Klappe (1) und Dichtring (4) der Durchmesser über die Dichtflächenbreite derart abnimmt, daß der bei der einen axialen Endstellung dSr Klappenwelle (3) an der Dichtfläche der geschlossenen Klappe (1) gerade ohne radiale Aufweitung anliegende Dichtring (4) mit der Verschiebung der Klappe (1) und entsprechender Verschiebung der Klappendichtfläche in die Ausnehmung des Dichtringes (4) hinein zunehmend aufgeweitet wird.

2. Drosselklappe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtflächen der Klappe (1) und des Dichtringes (4) beide gleichartig sphärisch gekrümmt sind.

3. Drosselklappe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtfläche der Klappe (1) sphärisch gekrümmt und die Dichtfläche des Dichtringes (4) konisch geformt ist.

4. Drosselklappe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelpunkt (0) der kugelschalenförmigen Dichtfläche der Klappe (1) auf der Achse der Klappenwelle (3) liegt und der Durchmesser dieser Dichtfläche etwas größer als der Durchmesser der entspannten Dichtfläche des Dichtringes (4) ist.

5. Drosselklappe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebene der geschlossenen Klappe (1) gegenüber der Strömungsrichtung in der Weise schräggestellt ist, daß die durch das Strömungsmittel auf die mit der Klappe (1) fest verbundene Klappenwelle (3) wirksame axiale Kraftkomponente in Richtung der Dichtbewegung wirkt, während von außen her lediglich eine entgegengerichtete Verschiebung der Klappenwelle (3) möglich ist.

6. Drosselklappe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Ende der mit der Klappe (1) fest verbundenen Klappenwelle (3) mit einer in einer Gewindebohrung eines Gehäuseteiles (9) geführten Betätigungsstange (8) zusammenwirkt, durch deren Verdrehung die axiale Verschiebung der Klappe (1) bewirkt wird.

7. Drosselklappe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappenwelle (3) an ihrer einen Stirnseite mit einem die axiale Verschiebung bewirkenden in einen Zylinder geführten Kolben zusammenwirkt, der durch hydraulische oder pneumatische Mittel betätigbar ist.

8. Drosselklappe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (4) einen U-förmigen Querschnitt aufweist, dessen beide Schenkel radial nach außen gerichtet sind, wobei die Wandstärke des U-Profils so bemessen ist, daß auch eine axiale elastische Formänderung des Ringes möglich ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift NTr. 841 031;
britische Patentschriften Nr. 197 000, 228 152,
619, 753 860, 759 111, 802 895;
USA.-Patentschrift Nr. 2 299 865.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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