DE19600567A1 - Vorrichtung zur Drosselung eines eine Leitung passierenden Fluidstromes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Vorrichtung zur Drosselung eines eine Leitung passierenden Fluidstromes gemäß dem Oberbegriff des Pa­ tentanspruches 1.

Aus der DE-OS 17 51 334 ist es bekannt, in der Abgasleitung ei­ ner Brennkraftmaschine eine Drosselklappe anzuordnen, welche im Falle des Bremsbetriebs in ihre Schließstellung, d. h. in ihre den Strömungsquerschnitt maximal verringernde Stellung überführt wird, so daß die Brennkraftmaschine gegen einen sehr hohen Ab­ gasgegendruck aus schieben muß, wodurch zusätzliche Bremsleistung erzeugt wird. Diese Bremsleistung ist ums so größer, je geringer der Spalt zwischen der Drosselklappe und der Leitungsinnenwand gewählt ist. Infolge der z. T. sehr hohen Abgastemperaturen muß die Drosselklappe im Vergleich zum Innendurchmesser der Abgas­ leitung jedoch mit einem deutlich geringeren Durchmesser gefer­ tigt werden, will man verhindern, daß sie bei Vorliegen dieser hohen Abgastemperaturen (z. B. nach einer Paßfahrt unter Vollast) infolge der Wärmedehnung sich in der Abgasleitung verklemmen kann. Dies hat jedoch den Nachteil, daß bei normaler Betriebs­ temperatur der Spalt zwischen Drosselklappe und Leitungsinnen­ wand relativ groß ist und demzufolge auch nur eine begrenzte Motorbremsleistung zu erreichen ist.

Aus der DE-AS 29 43 986 ist eine in einer Abgasleitung angeord­ nete Drosselklappe bekannt, die in ihrer Schließstellung über ihren gesamten Umfang gegen einen radial nach innen vorstehenden Bund anläuft, wodurch eine vollständige Abdichtung erreicht wird. Gleichzeitig ist der Durchmesser der Drosselklappe so ge­ wählt, daß selbst bei höchsten Abgastemperaturen ein Verklemmen der Drosselklappe infolge der radialen Wärmedehnung ausgeschlos­ sen ist. Diese Vorrichtung hat jedoch den Nachteil, daß bei ge­ schlossener Drosselklappe kein Abgas mehr passieren kann, wo­ durch der Abgasgegendruck derart groß wird, daß ein störungs­ freier Betrieb der Brennkraftmaschine nicht mehr gewährleistet ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einer Vorrich­ tung der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 beschriebenen Art zu schaffen, mit welcher ein Verklemmen der Drosselklappe in der Leitung infolge einer starken radialen Ausdehnung ausgeschlossen ist, dennoch im Bedarfsfalle immer eine maximale Drosselwirkung gegeben ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patent­ anspruches 1 gelöst.

Dadurch, daß bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Drossel­ klappe nur über einen Teilbereich ihres Umfangs gegen einen Bund anläuft und außerhalb dieses Bereiches das Fluid immer noch über den radialen Spalt zwischen der Drosselklappe und der Lei­ tungsinnenwand passieren kann, kann dieser radiale Spalt durch entsprechende Dimensionierung des Drosselklappendurchmessers relativ groß gewählt werden, so daß ein Verklemmen der Drossel­ klappe mit der Innenwand der Leitung infolge starker radialer Wärmedehnung ausgeschlossen ist. Gleichzeitig ist jedoch da­ durch, daß die Drosselklappe mit einem Teilbereich ihres Außen­ umfangs gegen einen Bund anläuft, in diesem Bereich eine voll­ ständige Abdichtung gegeben, so daß trotz des im bundfreien Be­ reich vorliegenden relativ großen radialen Drosselspaltes den­ noch nur ein relativ geringer Gesamtströmungsquerschnitt durch die sich in Schließstellung befindliche Drosselklappe freigege­ ben wird. Eine derartige Vorrichtung eignet sich besonders gut zum Einsatz als Motorbremse. Ein Verklemmen der Drosselklappe selbst bei höchsten Abgastemperaturen ist ausgeschlossen, gleichzeitig ist bei Bedarf aber immer eine maximale Motorbrems­ leistung zu erreichen, ohne daß eine Funktionsbeeinträchtigung des Betriebes der Brennkraftmaschine selbst zu befürchten ist.

Die Ausgestaltung gemäß Anspruch 2 hat den Vorteil, daß kein er­ höhter Aufwand zur Fertigung der Leitung, insbesondere des Bun­ des erforderlich ist, wobei die Ausgestaltung gemäß Anspruch 3 zusätzlich noch den Vorteil bietet, daß trotz des Bundes keine Reduzierung des Gesamtströmungsquerschnittes der Leitung in Kauf genommen werden muß.

Die Erfindung ist im folgenden anhand eines Ausführungsbeispie­ les näher erläutert.

Im einzelnen zeigt

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrich­ tung in einer längsgeschnittenen Darstellung (bei ge­ schlossener Drosselklappe 2) und

Fig. 2 eine Querschnittsdarstellung der Fig. 1 entlang der Li­ nie II-II (bei geöffneter Drosselklappe 2).

In Fig. 1 zeigt 1 in einer längsgeschnittenen Darstellung eine Abgasleitung einer Brennkraftmaschine, in welcher eine Drossel­ klappe 2 angeordnet ist. Die Drosselklappe 2 selbst ist über zwei Schrauben 3 mit einer Welle 4 verschraubt, die wiederum in der Abgasleitungswandung drehbar gelagert ist (s. auch Fig. 2). Die Drosselklappe 2 ist dabei während des Betriebs der Brenn­ kraftmaschine zwischen einer den maximalen Strömungsquerschnitt der Abgasleitung 1 freigebenden Öffnungsstellung, wie in Fig. 2 dargestellt und einer einen minimalen Strömungsquerschnitt frei­ gebenden Schließstellung, wie in Fig. 1 dargestellt, stufenlos drehbar. Die Strömungsrichtung des Abgases ist durch den Pfeil 5 aufgezeigt. Die Abgasleitung 1 weist in ihrer bezogen auf die Darstellung in den Fig. 1 und 2 oberen Hälfte 6 einen nach innen radial vorstehenden Bund 7 auf, der sich im wesentlichen über den halben Innenumfang U der Abgasleitung 1 erstreckt (Fig. 2). Der Durchmesser d der Drosselklappe 2 ist so bemessen, daß sie in ihrer Schließstellung (Fig. 1) gegen diesen Bund 7 an­ läuft und über diesen Umfangsbereich U somit vollkommen abdich­ tet, gleichzeitig aber über den gesamten Innenumfang der Abgas­ leitung 1 immer noch ein relativ großer radialer Spalt s zwi­ schen dem Außenumfang der Drosselklappe 1 und dem Innenumfang der Abgasleitung 1 gegeben ist. Der Bunde 7 in der oberen Hälfte 6 der Abgasleitung 1 wird gebildet durch einen sich in Strö­ mungsrichtung verjüngenden Innenradius r_i1. Diametral gegenüber­ liegend bzw. in ihrer unteren Hälfte 8 hingegen weist die Abgas­ leitung 1 einen sich in Strömungsrichtung des Abgases entspre­ chend vergrößernden Innenradius r_i2 auf, so daß in Höhe des Bun­ des 7 kein reduzierter Strömungsquerschnitt bedingt durch den Bund 7, gegen den die Drosselklappe 2 in ihrer Schließstellung anläuft, gegeben ist.

Im normalen Fahrbetrieb ist die Drosselklappe 2 (Motorbremsklappe) in ihrer in Fig. 2 gezeigten Öffnungsstellung gehalten. Soll das Fahrzeug abgebremst werden, so wird die Dros­ selklappe 2 in ihre in Fig. 1 gezeigte Schließstellung über­ führt, d. h. in der oberen Hälfte 6 der Abgasleitung 1 läuft die Drosselklappe 2 gegen den erfindungsgemäßen Bund 7 an, wodurch ein vollständige Abdichtung in diesem Bereich erfolgt. In der unteren Hälfte 8 hingegen besteht zwischen dem Außenumfang der Drosselklappe 2 und dem Innenumfang der Abgasleitung 1 ein Dros­ selspalt s, über welchen Abgas strömen kann. Der Spalt s ist da­ bei über den gesamten Drosselklappenumfang verhältnismäßig groß bemessen, so daß ein Verklemmen der Drosselklappe 2 infolge selbst extrem hoher Abgastemperaturen ausgeschlossen ist. Daß dennoch eine hohe Bremswirkung erzielt wird, ist dadurch ge­ währleistet, daß in dem Bereich, in dem die Drosselklappe 2 gegen den Bund anläuft, eine vollständige Abdichtung erzielt wird, so daß der Strömungsquerschnitt, welcher in Schließstel­ lung der Drosselklappe 2 über den Drosselspalt s in der unteren Hälfte 8 der Abgasleitung 1 freigegeben wird, trotz eines rela­ tiv groß gewählten radialen Spaltes s immer noch verhältnismäßig gering ist.

Je nach Ausdehnungskoeffizient der verwendeten Materialien für Abgasleitung und Drosselklappe kann die Erstreckung des Bundes in Umfangsrichtung sowie die Dimensionierung des Drosselspaltes, variieren.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die Anwendung als Motorbremsklappe beschränkt. Sie ist überall dort einsetzbar, wo es gilt, eine relativ große Drosselwirkung zu erzielen, die Drosselklappe aber gleichzeitig sehr hohen Temperaturschwankun­ gen ausgesetzt ist.

Claims (5)

1. Vorrichtung zur Drosselung eines eine Leitung passierenden Fluidstromes mit einer in der Leitung angeordneten Drossel­ klappe, welche in ihrer Schließstellung an einem an der Lei­ tungsinnenwand angeordneten, radial nach innen vorstehenden Bund anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß der Bund (7) sich nur über einen Teilbereich (U) des Lei­ tungsinnenumfangs erstreckt und daß in Schließstellung der Drosselklappe (2) letztere und die Leitungsinnenwand einen Drosselspalt (s) begrenzen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bund (7) gebildet ist durch einen in diesem Bereich re­ duzierten Innenradius (r_i1) der Leitung (1).

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (1) in dem Umfangsbereich außerhalb des Bundes (7) mit einem in dem Maße vergrößerten Innenradius (r_i2) ausge­ bildet ist wie der Innenradius (r_i1) im Umfangsbereich (U) des Bundes (7) verringert ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselklappe (2) eine in der Abgasleitung (1) einer Brennkraftmaschine angeordnete Motorbremsklappe ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Bund (7) bezogen auf die Strömungsrichtung des Abgases (5) stromauf der Motorbremsklappe (2) angeordnet ist.