DE3041163A1 - Throttle flap providing seal over full range of overpressure - has axially movable sealing seat with conical face on inner periphery, and end stops limiting seat movement (S 31.12.80) - Google Patents
Throttle flap providing seal over full range of overpressure - has axially movable sealing seat with conical face on inner periphery, and end stops limiting seat movement (S 31.12.80)Info
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Abstract
Description
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772 23 Olomouc, CSSRSIGMA concerts
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Drosselklappethrottle
Gegenstand der Erfindung ist eine Drosselklappe mit beidseitiger Dichtungswirkung im gesamten Bereich der Differenzüberdrücke, bei der zum vollständigen Abdichten der Scheibe ein selbständiger ringförmiger, axial verschiebbarer Dichtungssitz zwischen dem Scheibenrand und dem Ansaugkanal vorgesehen ist, der am Innenumfang eine konische Dichtungsfläche besitzt. The invention relates to a two-sided throttle valve Sealing effect in the entire range of differential overpressures, in the case of the complete sealing of the disc, an independent annular, axially displaceable sealing seat is provided between the disc edge and the suction channel, which has a conical sealing surface on the inner circumference.
Die Erfindung betrifft eine Drosselklappe der im Patentanspruch 1 angegebenen Gattung.The invention relates to a throttle valve of the type specified in claim 1.
Es sind bereits Drosselklappen in verschiedenen Ausführungen bekannt, die ein wirksames Dichten der Klappenscheibe im Ansaugkanal in beiden Sichtungen ermöglichen. Dies kann z. B. mittels eines vorgespannten elastischen Dichtungselementes erfolgen. Zum beiderseitigen Abdichten bei vollem Differenzüberdruck erfordern diese Dichtungen einen hohen Steueraufwand und eine hohe mechanische Widerstandsfähigkeit.There are already throttle valves in various designs known that provide effective sealing of the valve disc in the Allow intake duct in both sightings. This can e.g. B. take place by means of a prestressed elastic sealing element. For sealing on both sides with full Differential pressure, these seals require a high control effort and a high mechanical resistance.
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Ein beiderseitiges Dichten der Klappe kann auch, durch eine doppelt exzentrische Befestigung der Klappenscheibe erzielt werden oder durch. Winkelablenkung der Kegelachse der Dichtungssitzflache von der Durchflußachse. Auch, eine Kombination beider Lösungen ist z. B. aus der FR-PS 74 34-516 bekannt. Schließlich kann eine derartige Klappenabdichtung auch durch eine besondere Formgebung des Sitzes mittels Feinguß gemäß FR-PS 73 35557 erfolgen. Ein Vorteil dieser Lösung ist die Möglichkeit eines nachträglichen Dichtens einer durchlässigen Armatur durch Erhöhen der Spannung in den Dichtungselementen durch Verdrehen der Klappenscheibe in Richtung des Schließens oder durch Vergrößern des öteuermomentes. Der wesentliche Nachteil ist jedoch insbesondere beim Steuern mittels eines Servoantriebes, eines Fernantriebes oder automatischen Antriebes die Notigkeit eines vorangehenden Einsteilens eines höheren Steuermomentes gemäß vorausgesetztem maximal möglichen Differenzüberdruck ohne Rücksicht auf dessen wirklichen Wert während des Betriebes. Die Doppelexzentrizität der Scheibenbefestigung vergrößert die benötigten Steuermomente und die Anforderungen an die Herstellungsgenauigkeit.A bilateral sealing of the flap can also, by a double eccentric attachment of the valve disc can be achieved or by. Angular deflection of the cone axis of the Seal seat surface from the flow axis. Also, a combination both solutions is z. B. from FR-PS 74 34-516 known. Finally, such a flap seal can also be made by means of a special shape of the seat Investment casting in accordance with FR-PS 73 35 557. One advantage of this solution is the possibility of subsequent sealing a permeable valve by increasing the tension in the sealing elements by rotating the valve disc in the direction of closing or by increasing the control torque. The main disadvantage, however, is particular when controlling by means of a servo drive, a remote drive or an automatic drive, the necessity a previous setting of a higher control torque according to the assumed maximum possible differential overpressure regardless of its real value during operation. The double eccentricity of the disc attachment increases the required control torques and the requirements for manufacturing accuracy.
Eine weitere bekannte Lösung dieses Problems besteht in der Verwendung verschiedener Formgebung und Materialausführungen der eigentlichen Dichtungselemente gemäß DE-PS 1 800 423, 1 817 145 und 1 943 985. Vorteilhaft sind die Elastizität der geformten Metalldichtungselemente, die Möglichkeit einer Dichtung "von Metall auf Metall", ein Beheben von Wärmedilatationen und die selbstdichtende Wirkung in Richtung der sich konisch erweiternden Dichtungsfläche des Sitzes. Kachteile dagegen liegen in der Tendenz zum Verringern der Dichtwirkung in entgegengesetzter Richtung und in den relativ hohen Steuerungsansprüchen bei gleichzeitiger Anwendung einer Doppelexzentrizität der Scheibenbefestigung. Another known solution to this problem is the use of different shapes and materials the actual sealing elements according to DE-PS 1 800 423, 1 817 145 and 1 943 985. The elasticity is advantageous of molded metal sealing elements, the possibility of a "metal-to-metal" seal, an elimination of Thermal dilatations and the self-sealing effect in the direction of the conically widening sealing surface of the Seat. Kachteile, on the other hand, tend to reduce the sealing effect in the opposite direction and in the relatively high control requirements with simultaneous use of a double eccentricity of the disk fastening.
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Bei der in der OE-PS 318 339 oder FR-PS 2 188 768 beschriebenen Lösung werden elastische Dichtungen besonderer Art verwendet, die an einem Körper oder an einer Scheibe angeordnet sind, die eine oder mehr Metallversteifungen enthalten. Ein Vorteil ist die Ausnützung des Eigendruckes und des Differenzüberdruckes des Mediums zum zusätzlichen Dichten in beiden Richtungen, ein Nachteil die komplizierte Form und der Herstellungsaufwand.In the case of the one described in OE-PS 318 339 or FR-PS 2 188 768 Solution elastic seals of a special kind are used, which are arranged on a body or on a disc that contain one or more metal stiffeners. One advantage is the use of the own pressure and the differential overpressure of the medium for additional sealing in both directions, a disadvantage is the complicated shape and the manufacturing effort.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine die genannten Nachteile beseitigende Drosselklappe zu schaffen, die über den gesamten Differenzdruckbereich eine vollständige Abdichtung ermöglicht, die nur geringe Steuermomente erfordert und die auf vereinfachte Weise kostengünstig hergestellt werden kann.The object of the invention is to create a throttle valve which eliminates the disadvantages mentioned and which over the entire Differential pressure range enables a complete seal that requires only small control torques and the can be produced inexpensively in a simplified manner.
Diese Aufgabe wird durch das Kennzeichen des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved by the characterizing part of claim 1.
Ferner ist in der Wand des Durchflußkanals eine Ringnut vorgesehen, die in eine innere zylindrische Fläche mündet und in welcher ein Dichtungsring vorgesehen ist.Furthermore, an annular groove is provided in the wall of the flow channel which opens into an inner cylindrical surface and in which a sealing ring is provided.
Der selbständige ringförmige Dichtungssitz kann mittels einer elastischen Dichtungsmembrane dicht mit dem Klappenkörper verbunden sein.The independent annular sealing seat can be sealed with the valve body by means of an elastic sealing membrane be connected.
Bei der erfindungsgemäßen Drosselklappe wird die bessere Dichtungswirkung durch einen selbstdichtenden Effekt erzielt. Der benötigte spezifische Dichtungsdruck wird durch Entstehen eines Differenzuberdruckes erzeugt und wächst proportional mit diesem an, was einen positiven Einfluß nicht nur auf die gute Arbeitsfähigkeit des ganzen Dichtungsknotenpunktes, sondern auch auf die Lebensdauer des Dichtungselementes hat. Schließlich ermöglicht die einfacheIn the case of the throttle valve according to the invention, the better sealing effect is achieved by a self-sealing effect. The required specific sealing pressure is generated and increases by the creation of a differential pressure proportional to this, which has a positive influence not only on the good working capacity of the entire sealing junction, but also on the service life of the sealing element Has. Finally, that allows easy
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Konstruktion des Sitzes und der Anschläge auch, eine günstige Formgebung der Dichtungselemente und eine kostengünstige einfache Herstellung, weil das frühere mühevolle Anschweißen und Bearbeiten eines festen Sitzes direkt im Rohrstück entfällt.Construction of the seat and the stops also, a cheap one Shaping of the sealing elements and an inexpensive simple production, because the previous laborious welding and There is no need to edit a tight fit directly in the pipe section.
Im folgenden werden Ausführungen der erfindungsgemäßen Drosselklappe anhand der Zeichnung ausführlich beschrieben. Es zeigen:The following are embodiments of the invention The throttle valve is described in detail using the drawing. Show it:
Pig. 1 einen Axialschnitt einer eingebauten Drosselklappe ,Pig. 1 shows an axial section of a built-in throttle valve,
Fig. 2 Einzelheiten anderer Ausführungen des Dichbis 4- tungsknotenpunktes der Drosselklappe.Fig. 2 details of other versions of the sealing node of the throttle valve.
Die in Fig. 1 dargestellte Drosselklappe besteht aus einem Saugrohrstück 1 und einer Scheibe 2, die im Saugrohrstück 1 mittels einer Steuerwelle 4- und eines Bolzens 5 exzentrisch drehbar in Lagern 3 senkrecht zur Durchflußachse des Rohrstücks 1 gelagert ist. Das Rohrstück 1 weist an der Stelle der geschlossenen Klappenscheibe 2 eine innere zylindrische Umfangsflache 6 auf, die eine Gleitlagerfläche für einen selbständigen ringförmigen Sitz 7 bildet. Der Sitz 7 trägt an seinem Innenumfang eine konische Dichtungsfläche 8 und am Außenumfang eine zylindrische G-leitflache 9» deren Außen— durchmesser dem Innendurchmesser der Fläche 6 des RohrstücksThe throttle valve shown in Fig. 1 consists of an intake pipe section 1 and a disc 2, which is located in the intake pipe section 1 by means of a control shaft 4 and a bolt 5 eccentrically rotatable in bearings 3 perpendicular to the flow axis of the pipe section 1 is stored. The pipe section 1 has an inner cylindrical one at the location of the closed valve disc 2 Circumferential surface 6, which is a sliding bearing surface for a independent annular seat 7 forms. The seat 7 has a conical sealing surface 8 and on its inner circumference on the outer circumference a cylindrical G-guide surface 9 »the outside of which diameter is the inner diameter of the surface 6 of the pipe section
I entspricht. Die zylindrische Fläche 6 ist axial länger als die Gleitfläche 9 und wird an einer Seite durch eine Erhebung 10 und an der zweiten Seite durch ZylinderbolzenI corresponds to. The cylindrical surface 6 is axially longer as the sliding surface 9 and is on one side by an elevation 10 and on the second side by cylinder bolts
II begrenzt, die in die Innenwand des Durchflußkanals 18 des Rohrstückes 1 eingesetzt sind. Die Länge des Axialvorschubes des ringförmigen Sitzes 7 im Rohrstück 1 wird durch Kontakt einer Schulter 12 in der zylindrischen Gleitfläche 9 des Sitzes 7 mit der Erhebung 10 der Fläche 6 und an derII limited, which in the inner wall of the flow channel 18 of the pipe section 1 are used. The length of the axial advance of the annular seat 7 in the pipe section 1 is determined by Contact of a shoulder 12 in the cylindrical sliding surface 9 of the seat 7 with the elevation 10 of the surface 6 and on the
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zweiten Seite durch Kontakt der radialen Stirnwand 13 des Sitzes 7 mit den Bolzen 11 bestimmt. Der Sitz 7 ist gegenüber dem Rohrstück 1 mittels eines Dichtungsringes 14 abgedichtet, der in einer Nut 15 im Rohrstück 1 sitzt. Die Scheibe ist gegen den Sitz 7 durch einen Dichtungsring 16 abgedichtet, der in einer entsprechenden Umfangsnut 17 in der Scheibe 2 angeordnet ist und an der konischen Fläche des Sitzes 7 anliegt.second side by contact of the radial end wall 13 of the Seat 7 with the bolt 11 is determined. The seat 7 is sealed against the pipe section 1 by means of a sealing ring 14, which sits in a groove 15 in the pipe section 1. the The disc is sealed against the seat 7 by a sealing ring 16 which is inserted in a corresponding circumferential groove 17 in FIG the disc 2 is arranged and rests against the conical surface of the seat 7.
Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführung ist die zylindrische Gleitfläche 9 am Außenumfang des ringförmigen Sitzes 7 als Bund ausgeführt und die Bolzen 11 sind an der Seite der konischen Dichtungsfläche 8 des Sitzes 7 angeordnet.In the embodiment shown in Fig. 3, the cylindrical Sliding surface 9 on the outer circumference of the annular seat 7 is designed as a collar and the bolts 11 are on the side the conical sealing surface 8 of the seat 7 is arranged.
Bei der Ausführung nach Fig. 4- ist die äußere Fläche des Dichtungssitzes 7 flach, bildet eine Gleitfläche 9 des Sitzes 7 an der inneren zylindrischen Fläche 6 des Körpers 1 und ist mittels ihrer Sitzfläche 12 mit dem Rohrstück 1 durch eine elastische Membrane 19 verbunden, die ein Dichtungselement zwischen dem ringförmigen Dichtungssitz 7 und dem Rohrstück 1 bildet.In the embodiment according to Fig. 4-, the outer surface of the Sealing seat 7 flat, forms a sliding surface 9 of the seat 7 on the inner cylindrical surface 6 of the body 1 and is connected by means of its seat 12 to the pipe section 1 by an elastic membrane 19, which is a sealing element forms between the annular sealing seat 7 and the pipe section 1.
Wenn ein Differenzüberdruck auf die geschlossene Scheibe in Sichtung der sich konisch verengenden Dichtungsfläche wirkt, wird eine vollkommene Abdichtung erzielt, weil der axial verschiebbare Dichtungssitz 7 dieselbe Funktion wie ein fester Sitz erfüllt, wobei seine Lage durch Anliegen der Erhebung 10 des Klappenkörpers 1 an die Schulter 12 des Sitzes 7 durch die Wirkung des Differenzüberdruckes auf die Ringfläche des Dichtungssitzes 7 gesichert wird. Der benötigte spezifische Dichtungsdruck am Kontakt der konischen Dichtungsfläche 8 des Sitzes 7 mit dem Dichtungsring 16 der Scheibe 2 ist durch die Montagevorspannung des Dichtungsringes 16 und die Zusatzspannung bestimmt, die anWhen there is a differential overpressure on the closed disc in sighting of the conically narrowing sealing surface acts, a perfect seal is achieved because the axially displaceable seal seat 7 has the same function as a tight fit is met, its position by abutment of the elevation 10 of the valve body 1 on the shoulder 12 of the Seat 7 is secured by the action of the differential overpressure on the annular surface of the sealing seat 7. Of the Required specific sealing pressure at the contact of the conical sealing surface 8 of the seat 7 with the sealing ring 16 of the disk 2 is determined by the assembly preload of the sealing ring 16 and the additional tension that is applied to
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diesem Ring 16 durch sein Andrücken an die konische Dichtungsfläche 8 des Sitzes 7 durch Deformation der Steuerwelle 4, des Bolzens 5» der Klappenscheibe 2 und des eigenen Dichtungsringes 16 in Richtung der Wirkung des Differenzüberdruckes entsteht.this ring 16 by pressing it against the conical sealing surface 8 of the seat 7 by deformation of the control shaft 4, the bolt 5 »of the valve disc 2 and its own Sealing ring 16 arises in the direction of the effect of the differential pressure.
Bei Wirkung des Differenzüberdruckes in Richtung der sich konisch erweiternden Dichtungsfläche 8 des Sitzes 7 verschiebt sich der Dichtungssitz 7 axial in dieser Richtung und zwar durch die Wirkung des Differenzüberdruckes auf die Ringfläche des Sitzes 7· Diese axiale Verschiebung kompensiert das Entfernen des Dichtungsringes 16 von der konischen Dichtungsfläche 8 des Sitzes 7» welches durch Deformationen der Steuerwelle 4, des Bolzens 5» der Klappenscheibe 2 und des eigenen Dichtungsringes 16 in Richtung der Wirkung des Differenzüberdruckes entsteht. Durch die wirkende Kraft wird ein genügender Andruck der konischen Dichtungsfläche 8 an den Dichtungsring 16 erzielt, was für ein Erzielen einer vollkommenen Dichtung erforderlich ist.When the differential pressure acts in the direction of the conically widening sealing surface 8 of the seat 7 the seal seat 7 axially in this direction by the effect of the differential pressure on the Ring surface of the seat 7 · This axial displacement compensates for the removal of the sealing ring 16 from the conical Sealing surface 8 of the seat 7 »which by deformations of the control shaft 4, the bolt 5» of the valve disc 2 and of its own sealing ring 16 in the direction of the effect of the differential overpressure. Through the acting force becomes a sufficient pressure of the conical sealing surface 8 achieved on the sealing ring 16, what for achieving a perfect seal is required.
Die nötige Größe der Schub- und Andrückkraft wird durch geeignete Wahl des äußeren und inneren Dichtungsdurchmessers der Kreisringfläche des Dichtungssitzes 7 erzielt, wobei der nötige Bereich des Vorschubes des Sitzes 7 durch geeignete Lage der Erhebung 10 der inneren zylindrischen Fläche 6 des Klappenkörpers 1 und der Begrenzungsbolzen 11 gegeben ist.The necessary size of the pushing and pressing force is determined by a suitable choice of the outer and inner seal diameter the annular surface of the sealing seat 7 achieved, the necessary range of the advance of the seat 7 by suitable Position of the elevation 10 of the inner cylindrical surface 6 of the flap body 1 and the limiting bolts 11 given is.
Die Anordnung des Dichtungsknotenpunktes der Scheibe 2 ist erfindungsgemäß im Hinblick auf eine gute Wirkungsweise und 'Betriebssicherheit bei geringen Strömungsverlusten gewählt. Eine genügende Länge des Sitzes 7 in axialer Richtung ermöglicht eine optimale Formgebung vom Standpunkt hydraulischer Verluste beim Strömen in beiden Richtungen und ver-The arrangement of the sealing junction of the pane 2 is according to the invention with regard to a good mode of operation and 'operational reliability with low flow losses. A sufficient length of the seat 7 in the axial direction enables optimal shaping from the hydraulic point of view Losses when flowing in both directions and
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hindert ein Festklemmen beim axialen Verschieben. Die den Verschiebebereich des Dichtungssitzes 7 bestimmenden Anschläge sind so angeordnet, daß sich in ihrem Zwischenraum keine Verunreinigungen ablagern können, welche den Verschiebebereich des Sitzes begrenzen würden. So wird einer der Anschläge durch die Erhebung 10 der inneren zylindrischen Fläche 6 und der Anschlagfläche 12 des eigenen Dichtungssitzes 7 gebildet und durch den Dichtungssitz 7 verdeckt und der an der Eintrittsseite des Dichtungsspalts angeordnete Dichtungsring 14 verhütet ein Eindringen von Verunreinigungen in den Spalt. Der zweite nicht verdeckte Anschlag wird durch die zylindrischen Begrenzungsbolzen 11 gebildet, so daß sich auch im Raum zwischen der Stirnwand des Sitzes 7 und diesen Bolzen keine Verunreinigungen ansammeln können. Die große Betriebssicherheit und Lebensdauer des Dichtungsknotenpunktes der Scheibe 2 wird auch dadurch erzielt, daß die sich gegenseitig verschiebenden Bauteile, d. h. die elastischen Dichtungsringe 14, 16 und der Dichtungssitz 7 aus nichtrostendem Material bestehen.prevents jamming when moving axially. The stops that determine the displacement range of the seal seat 7 are arranged in such a way that no impurities can accumulate in the space between them, which could damage the displacement area of the seat would limit. So one of the stops by the elevation 10 of the inner cylindrical Surface 6 and the stop surface 12 of its own seal seat 7 are formed and covered by the seal seat 7 and the sealing ring 14 arranged on the inlet side of the sealing gap prevents the ingress of contaminants in the gap. The second non-covered stop is formed by the cylindrical limiting bolt 11, see above that no impurities can accumulate in the space between the end wall of the seat 7 and these bolts. The great operational reliability and service life of the sealing junction of the disc 2 is also achieved in that the mutually shifting components, d. H. the elastic sealing rings 14, 16 and the sealing seat 7 consist of rustproof material.
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