DE102008020870A1

DE102008020870A1 - Klappenventil

Info

Publication number: DE102008020870A1
Application number: DE200810020870
Authority: DE
Inventors: Friedrich Wellner; Karl Stockinger; Björn Bihler
Original assignee: Friedrich Boysen GmbH and Co KG
Current assignee: Friedrich Boysen GmbH and Co KG
Priority date: 2008-04-25
Filing date: 2008-04-25
Publication date: 2009-10-29
Also published as: WO2009130028A1

Abstract

Es ist ein Klappenventil für heiße Fluidströme, insbesondere Abgasströme in Abgasanlagen von Brennkraftmaschinen, mit einer in einem Gehäuse an einer Mittelachse drehbar gelagerten kreisförmigen Stauscheibe offenbart, bei dem die Stauscheibe an ihrem Außenumfang sphärisch ausgebildet ist und das Gehäuse mit einem entsprechenden sphärischen Innenumfang ausgebildet ist, was zu einer hohen Dichtigkeit des Klappenventils führt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Klappenventile für heiße Fluidströme, insbesondere Abgasströme in Abgasanlagen von Brennkraftmaschinen, mit einer in einem Gehäuse an einer Mittelachse drehbar gelagerten kreisförmigen Stauscheibe und einem Stellmittel zum Bewegen der Stauscheibe zwischen einer Schließstellung und einer Offenstellung.
Zur Erfüllung gesetzlicher Vorgaben für Emissionen von Kraftfahrzeugen mit Verbrennungsmotoren werden bei einigen modernen Antriebssystemen zusätzlich zu den konventionellen Elementen eines Abgassystems Strömungsschaltelemente eingesetzt, beispielsweise zur Ein-/Auskopplung von Bypass-Rohrstrecken.
Das Klappenventil, das dabei bevorzugt zum Ein/Auskoppeln von katalytisch wirksamen Baugruppen verwendet wird, muss absolut gasdicht sein, damit eine mögliche temperaturbedingte Schädigung der katalytisch wirksamen Baugruppen sicher verhindert werden kann. Im Stand der Technik ist ein System aus zwei oder mehr Klappenventilen eingesetzt, wobei ein Zwischenraum zwischen jeweils zwei Klappen mit einem zusätzlichen Anschluss zur Evakuierung versehen sein kann.
Nachteilig ist der von dieser Mehrklappenlösung beanspruchte hohe Platzbedarf, der die Einbaumöglichkeiten dieser Lösung einschränkt und insbesondere bei einer gewünschten Anordnung des Klappenventils möglichst weit vorne im Abgassystem, d. h. in der Nähe des Motors, problematisch ist, da gerade dort sehr wenig Platz zur Verfügung steht.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Klappenventil bereitzustellen, das einen im Vergleich zu bekannten Zweiklappensystemen verringerten Einbauraum beansprucht und dennoch möglichst hermetisch schließt.
Diese Aufgabe wird durch ein Klappenventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Das erfindungsgemäße Klappenventil zeichnet sich durch eine Stauscheibe mit einem sphärisch ausgebildeten Außenumfang aus, die in einem Gehäuse mit einem entsprechend ausgestalteten sphärischen Innenumfang drehbar gelagert ist. Die sphärische Gestalt des Außenumfangs der Stauscheibe und die dazu passende sphärische Gestalt des Gehäuseinnenumfangs führen zu einer im Vergleich zu herkömmlichen Klappenventilen wesentlich verlängerten Spaltfläche zwischen dem Außenumfang der Stauscheibe und dem Gehäuseinnenumfang, welche ein Gas bei geschlossenem Klappenventil durch einen Spalt zwischen diesen Flächen passieren muss, wodurch sich der strömungsdynamische Widerstand bei einem geschlossenen Klappenventil wesentlich erhöht. Anders ausgedrückt erhöht diese sphärische Ausgestaltung bei einem geschlossenen Klappenventil durch den erhöhten strömungsdynamischen Widerstand die Dichtigkeit des geschlossenen Klappenventils.
Um die Dichtigkeit des geschlossenen Klappenventils weiter zu erhöhen, ist es vorteilhaft, das Spaltmaß zwischen der Stauscheibe und dem Gehäuse so gering wie möglich zu halten. Unter Berücksichtigung der hohen Arbeitstemperaturbereichsschwankungen wird dies bei einer vorteilhaften Ausführungsform dadurch erreicht, dass sowohl die Stauscheibe als auch der sphärische Innenumfang des Gehäuses aus einem keramischen Mate rial gefertigt werden, da dieses auch bei großen Temperaturänderungen nur sehr geringe Ausdehnungsänderungen aufweist und somit sehr geringe Spaltmaße realisiert werden können.
Das erfindungsgemäße Klappenventil ist zum Einbau in ein Kraftfahrzeugabgassystem vorgesehen, welches aufgrund der Abgastemperaturen und aus Robustheitsgründen größtenteils aus Metall besteht. Daher ist es bevorzugt, zumindest den Außenbereich des Gehäuses des erfindungsgemäßen Klappenventils auch aus Metall zu fertigen. Bei einer Ausführungsform wird daher nur der sphärische Innenumfang des Gehäuses durch einen separaten Lagerring aus einem keramischen Material gebildet, während der Rest des Gehäuses aus einem Metall besteht.
Werkstoffe aus Metall weisen ein Temperaturverhalten auf, das sich wesentlich von dem Temperaturverhalten unterscheidet, das Keramikwerkstoffe zeigen. Insbesondere dehnen sich Metalle bei einer Erwärmung wesentlich stärker aus. Daher stellt die Befestigung des Lagerrings aus einem Keramikwerkstoff an dem Gehäuse aus einem Metall ein Problem dar, welches bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Klappenventils dadurch gelöst wird, dass zur Positionierung der keramischen Bauteile im metallischen Gehäuse ein temperaturbeständiges elastisches Material, vorzugsweise ein Pressformteil aus einem metallischen Drahtgestrick oder Faservlies verwendet wird, das bevorzugt in einer als Leckagesammler oder Luftverteiler dienenden umlaufenden Innenausnehmung des Gehäuses zwischen dem Lagerring und dem Gehäuse angeordnet ist. Wenn sich das Gehäuse aufgrund einer Erwärmung ausdehnt, kompensiert das Pressformteil diesen thermomechanischen Effekt zumindest teilweise und gewährleistet damit, dass die keramischen Bauteile bei Aufheiz- und Abkühlungsphasen funktionsfähig positioniert bleiben. Die Ausdehnungs- und Kontraktionsfähigkeit des elastischen Materials auf grund seines Aufbaus als Drahtgestrick oder Faservlies stellt somit eine Elastizität dieser Befestigung bereit, durch die einerseits ein fester Sitz des Lagerrings gewährleistet wird und andererseits übermäßige Druckkräfte auf den Lagerring und damit die Gefahr eines Brechens des Lagerrings verhindert werden.
Eine geeignete drehbare Lagerung der Stauscheibe ist bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Klappenventils durch die Kombination der Stauscheibe mit einem Zapfen und einer Welle gelöst, wobei die Stauscheibe mit dem Zapfen und der Welle stoffschlüssig oder formschlüssig verbunden ist. Dabei kann die Stauscheibe samt dem Zapfen und der Welle einstückig aus einem keramischen Material ausgebildet sein oder aus separaten Einzelteilen bestehen. Der Zapfen greift in eine kreisförmige Öffnung im Lagerring und die Welle in eine im Lagerring gegenüber angeordnete kreisförmige Öffnung ein. Die Welle wird zudem verwendet, um die Stauscheibe relativ zu dem Lagerring zu drehen und damit das Klappenventil zu betätigen. Diese Anordnung ermöglicht einen einfachen, robusten Aufbau des erfindungsgemäßen Klappenventils und eine einfache Betätigung desselben.
Bei einer Ausführungsform wird die bereits durch die sphärische Ausgestaltung des Stauscheibenaußenumfangs und des Innenumfangs des Lagerrings erreichte hohe Dichtigkeit des geschlossenen Klappenventils dadurch weiter erhöht, dass der Lagerring mit radialen Öffnungen versehen ist. Durch diese radialen Öffnungen kann Luft in den Spalt zwischen dem Stauscheibenaußenumfang und dem Innenumfang des Lagerrings eingeblasen werden. Durch dieses Einblasen wird ein Lecken anderer Gase durch den Spalt zwischen dem Innenumfang des Lagerrings und dem Stauscheibenaußenumfang verhindert. Alternativ können die radialen Öffnungen dazu verwendet werden, um Leckgase abzusaugen, was beispielsweise unter Verwendung eines Abgasrückführungssystems erfolgen kann. Auf beide Weisen kann die Dichtigkeit des geschlossenen Klappenventils weiter erhöht werden.
Die radialen Öffnungen können bei einer Ausführungsform zusätzlich durch einen Verbindungskanal miteinander verbunden sein, welcher radial umlaufend in dem sphärischen Innenumfang des Lagerrings ausgebildet ist. Ein derartiger Verbindungskanal verbessert die Wirkung eines Einblasens von Luft oder eines Absaugens von Gasen, wenn sich das Klappenventil in der Schließstellung befindet.
Zur Weiterleitung der abgesaugten Gase oder der eingeblasenen Luft ist bei einer Ausführungsform die Ausnehmung für das zur Befestigung des Lagerrings vorgesehene Pressformteil aus Drahtgestrick oder Faservlies verwendet, indem die radialen Öffnungen von dem sphärischen Innenumfang des Lagerrings zu dem Pressformteil aus Drahtgestrick oder Faservlies führen, das aufgrund seiner Gestrickstruktur gasdurchlässig ist. Auf diese Weise kann die erfindungsgemäße Ventilklappe sehr platzsparend aufgebaut werden, da kein separater Kanal zur Weiterleitung der abgesaugten Gase oder der eingeblasenen Luft benötigt wird.
Um die Herstellung, Montage und Wartung des erfindungsgemäßen Klappenventils zu erleichtern, wird bei einer bevorzugten Ausführungsform ein Lagerring verwendet, der aus zwei bevorzugt identischen Keramikringen aufgebaut ist. Durch ein Zusammensetzen des Lagerrings aus zwei Keramikringen wird die Montage einer Stauscheibe mit einem sphärischen Außenumfang auch dann ermöglicht, wenn der Spalt zwischen der Stauscheibe und dem Lagerring nur gering ist. Das Gleiche trifft auf die Verwendung einer Stauscheibe zu, welche zusammen mit einem Zapfen und einer Welle einstückig aufgebaut ist. Der Zusammenbau des erfindungs gemäßen Klappenventils gestaltet sich bei dieser Ausführungsform einfach, da die mit dem Zapfen und der Welle versehene Stauscheibe nur zwischen zwei identische Keramikringe gelegt werden muss und diese Baugruppe anschließend in das Metallgehäuse eingebaut werden kann.
Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Klappenventils verwendet eine Stauscheibe, die an ihrem sphärisch geformten Außenumfang eine Breite im Bereich von etwa 10 mm bis etwa 20 mm, vorzugsweise etwa 15 mm aufweist, und erzielt damit einen geeigneten Kompromiss aus einer Dichtigkeit des geschlossenen Ventils und einem benötigten Einbauraum. Die Breite des sphärisch geformten Außenumfangs sollte eine minimale Dicke von etwa 10 mm nicht unterschreiten, um eine ausreichende Dichtigkeit bei geschlossener Klappe zu gewährleisten. Je größer diese Breite ist, umso dichter kann das Klappenventil schließen. Andererseits sollte diese Breite auch nicht zu groß werden, da davon auch der für das Klappenventil benötigte Einbauraum beeinflusst wird. Daher sollte diese Breite nicht größer als etwa 20 mm sein, um das in der Aufgabe der Erfindung vorgegebene Ziel eines verringerten Einbauraums sicher zu erreichen. Eine Breite von etwa 15 mm stellt dabei einen geeigneten Kompromiss dar.
Um die Stauscheibe samt Lagerring gut in ein Gehäuse einbauen zu können, sieht eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Klappenventils ein Ventilgehäuse vor, das zweiteilig aufgebaut ist, wobei die beiden Gehäuseteile durch axial verlaufende Schrauben miteinander verschraubt sind. Dieser Gehäuseaufbau erleichtert den Einbau der Kombination aus Lagerring und Stauscheibe, da der Lagerring samt der Stauscheibe mit dem Pressformteil aus Drahtgestrick oder Faservlies in ein Gehäuseteil eingelegt werden kann, das zweite Gehäuseteil darauf gelegt werden kann und dann beide Gehäuseteile mit den Axialschrauben verschraubt werden können.
Die Dichtigkeit des erfindungsgemäßen Klappenventils wird bei einer weiteren Ausführungsform durch die Verwendung von Dichtungen zwischen dem Lagerring und jedem Gehäuseteil weiter erhöht. Dabei werden die Dichtungen, die bevorzugt als Stahlsickendichtungen ausgeführt sind, zwischen dem Lagerring und den beiden Gehäuseteilen derart angeordnet, dass eine Gasdiffusion entlang der Fügeflächen verhindert wird.
Zur Verringerung der Herstell- und Wartungskosten können bei einer Ausführungsform die beiden Gehäuseteile identisch aufgebaut sein. Auf diese Weise lassen sich auch die Kosten zur Lagerhaltung verringern.
Das erfindungsgemäße Klappenventil wird nachfolgend anhand einer beispielhaften Ausführungsform unter Verwendung der beiliegenden Zeichnung erläutert, in der
1A eine schematische Vorderansicht einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Klappenventils in einer Offenstellung zeigt;
1B eine schematische Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Klappenventils zeigt;
2 eine schematische Schnittansicht der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Klappenventils von 1A entlang der Linie A-A von 1A zeigt;
3A eine schematische Schnittansicht der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Klappenventils von 1B entlang der Linie B-B von 1B in einer Offenstellung zeigt;
3B eine schematische Schnittansicht der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Klappenventils von 1B entlang der Linie C-C von 1B in einer Schließstellung zeigt;
4A eine perspektivische Darstellung eines Keramikrings zeigt, welcher bei einer Ausführungsform zum Aufbau eines Lagerrings verwendet wird; und
4B eine perspektivische Darstellung einer Stauscheibe einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Klappenventils zeigt.
Die in 1A und 1B gezeigte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Klappenventils umfasst eine Stauscheibe 1 aus einem keramischen Material, ein erstes Gehäuseteil 3 und ein zweites Gehäuseteil 4 des Ventilklappengehäuses, welche beide aus Metall bestehen und jeweils ein Flanschrohr 2 umfassen, eine Halteklammer 5 zur Befestigung eines nicht gezeigten Aktuators, sowie eine Welle 6 zur Betätigung der Stauscheibe 1 durch den nicht gezeigten externen Aktuator, wie z. B. einen Elektromotor. Bei der gezeigten Ausführungsform sind in den Gehäuseteilen 3 und 4 jeweils vier axiale Bohrungen 7 zur Aufnahme von nicht gezeigten Schrauben vorgesehen, mit deren Hilfe die Gehäuseteile 3 und 4 miteinander verschraubt sind. Die Gehäuseteile 3 und 4 sind bei der gezeigten Ausführungsform identisch ausgebildet, um den Herstellungs- und War tungsaufwand gering zu halten. Ferner ist eine Anschlussöffnung 8 sichtbar, an welcher eine Luftzufuhr zum Einblasen von Luft oder zum Absaugen von Gasen, beispielsweise über ein Abgasrückführungssystem, angeschlossen sein kann, um die Dichtigkeit des erfindungsgemäßen Klappenventils weiter zu erhöhen. Eine zweite, identische Anschlussöffnung 8' kann beispielsweise verwendet werden, um die Lufteinblasung oder die Gasabsaugung bei Bedarf zu erhöhen oder an andere Module weiterzuleiten.
2 zeigt die kreisförmige Gestalt der Stauscheibe 1 sowie die Welle 6 und einen Zapfen 9, welche mit der Stauscheibe 1 stoffschlüssig oder formschlüssig verbunden sind und diese drehbar abstützen. Zum Öffnen oder Schließen des Klappenventils wird die Stauscheibe 1 um eine Mittelachse 10 gedreht, wobei zu diesem Zweck ein geeignetes Drehmoment auf die Welle 6 aufgebracht wird, beispielsweise durch einen Elektromotor. Zwei Keramikringe 11, 11', die spiegelbildlich zusammengelegt den Lagerring bilden, sind am Innendurchmesser der Gehäuseteile 3, 4 in einer radial umlaufenden Innenausnehmung 12 angeordnet und werden in dieser durch ein Pressformteil 13 aus Drahtgestrick oder Faservlies festgehalten. Die Anschlussöffnungen 8, 8' münden in die radial umlaufende Innenausnehmung 12, um mit dieser einen Kanal zum Einblasen von Luft oder zum Absaugen von Gasen zu bilden. Zwei Stahlsickendichtungen 14, 14' sind zwischen den Keramikringen 11, 11' und den Gehäuseteilen 3, 4 derart angeordnet, dass keine Verbindung zwischen dem Volumen zur Aufnahme des Pressformteiles 13 und dem Flanschrohrinnenraum 15 auftritt.
Aus 3A und 3B ist ersichtlich, dass die Stauscheibe 1 an ihrem Außenumfang 16 sphärisch ausgebildet ist und der aus den Keramikringen 11, 11' zusammengesetzte Lagerring 17 an seinem Innenumfang 18 ent sprechend sphärisch ausgebildet ist, so dass das erfindungsgemäße Klappenventil in der in 3B gezeigten Schließstellung eine hohe Dichtigkeit aufweist. Ferner sind Anschläge 19, 19' ersichtlich, die an den Gehäuseteilen 3, 4 ausgebildet sind und als Drehwinkelbegrenzung der Stauscheibe 1 bei einer Schließbewegung des erfindungsgemäßen Klappenventils dienen. Bei einer bevorzugten, nicht gezeigten alternativen Ausführungsform ist eine Drehwinkelbegrenzung bereits wellenseitig im metallischen Gehäuse ausgeführt, so dass die Anschläge 19, 19' bei dieser Ausführungsform vollständig entfallen können. Dies ist vorteilhaft, weil die Anschläge 19, 19' Störstellen in der Rohrströmung darstellen, die bei dieser Ausführungsform beseitigt sind.
4A zeigt einen Keramikring 11 mit einer unteren Lageröffnung 20, einer oberen Lageröffnung 21 und radialen Öffnungen 22. Die Lageröffnungen 20, 21 sowie die radialen Öffnungen 22 sind als halbrunde Einbuchtungen derart ausgeführt, dass diese beim spiegelbildlichen Zusammenlegen zweier Keramikringe 11, 11' zu einem Lagerring 17 im Wesentlichen kreisförmige Öffnungen bilden. Bei alternativen Ausführungsformen sind auch Schlitze oder beliebige andere Geometrien und Kombinationen daraus denkbar. Die untere Lageröffnung 20 ist zur Aufnahme des Zapfens 9 bestimmt, der in 2 und 4B an der Stauscheibe 1 befestigt gezeigt ist, und die obere Lageröffnung 21 zur Aufnahme der Welle 6 an der Stauscheibe 1, welche ebenfalls in 2 und 4B gezeigt ist. Die Aufgabe der radialen Öffnungen 22 besteht darin, über die in 1A und 1B gezeigte Anschlussöffnungen 8, 8' Luft einzublasen oder Leckgase abzusaugen, um die Dichtigkeit des erfindungsgemäßen Klappenventils weiter zu erhöhen. Dabei ist die in 4A gezeigte Anzahl von insgesamt zehn Öffnungen 22 nur ein Beispiel. Sowohl die Anzahl, als auch der Durchmesser und die Anordnung der Öffnungen 22 kann angepasst werden oder bei Bedarf ganz entfallen, um speziellen Anwendungen zu genügen.
Aus 4A ist ferner ein sphärischer Innenumfang 23 des Keramikrings 11 ersichtlich, welcher mit dem in 3A, 3B und 4B gezeigten sphärischen Außenumfang 16 der Stauscheibe 1 zusammenwirkt, um bei der in 3B gezeigten Schließstellung des erfindungsgemäßen Klappenventils für eine möglichst hohe Dichtigkeit des erfindungsgemäßen Klappenventils zu sorgen.
Zudem zeigt 4A, dass der Keramikring 11 an dem Rand, an dem die Lageröffnungen 20, 21 und die radialen Öffnungen 22 angeordnet sind, an dem Innenumfang 23 mit einer Fase 24 versehen ist. Je zwei Keramikringe 11, 11' werden spiegelbildlich so zusammengesetzt, dass ihre Fasen 24 aneinander liegen und die Lageröffnungen 20, 21 sowie die radialen Öffnungen 22 zusammen jeweils kreisförmige Öffnungen bilden. Die Fasen 24 bilden bei einer derartigen Anordnung einen ringförmigen Verbindungskanal 27 an der Innenfläche des Lagerrings 17, welcher die Lageröffnungen 20, 21 und die radialen Öffnungen 22 verbindet. Dieser Verbindungskanal dient zur Verteilung von Luft, die von außen durch die in 1A, 1B und 2 gezeigte Anschlussöffnung 8 bzw. 8' eingeblasen wird oder zum Absaugen von Leckgasen durch die Anschlussöffnung 8 bzw. 8' bei einem geschlossenen Klappenventil.
4B zeigt die Stauscheibe 1 des erfindungsgemäßen Klappenventils in einer perspektivischen Darstellung. Es ist möglich, die Welle 6, die Stauscheibe 1 und den Zapfen 9 aus einem einzigen Stück aus keramischem Material herzustellen. Um die Herstellungskosten zu minimieren und gleichzeitig eine große Robustheit und Stabilität dieses Gebildes sicherzustellen, können alternativ die Stauscheibe 1, der Zapfen 9 und die Welle 6 separat und aus verschiedenen Materialien hergestellt sein und miteinander formschlüssig verbunden sein. Der sphärische Außenumfang 16 der Stauscheibe 1, der wie voranstehend beschrieben mit den sphärischen Innenumfängen 23 der Keramikringe 11, 11' zusammenwirkt, ist deutlich zu erkennen. Ferner ist zu erkennen, dass die Stauscheibe 1 aus einem dünnen Mittelteil 25 besteht, der im Bereich des Außenumfangs verbreitert und sphärisch geformt ist, um den sphärischen Außenumfang 16 der Stauscheibe 1 auszubilden. Des Weiteren ist die Stauscheibe 1 von 4B mit mehreren radial verlaufenden Verstärkungsspeichen 26 versehen, um die Formstabilität der Stauscheibe 1 im Herstellungsprozess zu erhöhen. Obwohl 4B insgesamt acht Verstärkungsspeichen 26 zeigt, mit denen der dünne Mittelteil 25 der Stauscheibe 1 verstärkt ist, ist weder die Anzahl noch die Dicke der Verstärkungsspeichen 26 auf die gezeigten Werte beschränkt. Vielmehr können die Anzahl und die Dicke der Verstärkungsspeichen 26 derart gewählt sein, dass eine möglichst große Stabilität der Stauscheibe 1 mit einer möglichst geringen Massenträgheit derselben kombiniert ist. Die Verstärkungsspeichen 26 können ggf. auch ganz entfallen, um dynamische Massenkräfte möglichst zu reduzieren und schnelle Schaltvorgänge der Stauscheibe 1 zu ermöglichen.

1: Stauscheibe
2: Flanschrohr
3: erstes Gehäuseteil
4: zweites Gehäuseteil
5: Halteklammer
6: Welle
7: Axialbohrungen
8, 8': Anschlussöffnung
9: Zapfen
10: Mittelachse
11, 11': Keramikring
12: Innenausnehmung
13: Pressformteil aus Drahtgestrick oder Faservlies
14, 14': Stahlsickendichtung
15: Flanschrohrinnenraum
16: Außenumfang der Stauscheibe
17: Lagerring
18: Innenumfang des Lagerrings
19, 19': Anschlag
20: untere Lageröffnung
21: obere Lageröffnung
22: radiale Öffnung
23: Innenumfang des Keramikrings
24: Fase des Keramikrings
25: Mittelteil der Stauscheibe
26: Verstärkungsspeichen
27: Verbindungskanal

Claims

Klappenventil für heiße Fluidströme, insbesondere Abgasströme in Abgasanlagen von Brennkraftmaschinen, mit einer in einem Gehäuse (3, 4) an einer Mittelachse (10) drehbar gelagerten kreisförmigen Stauscheibe (1) und einem Stellmittel zum Bewegen der Stauscheibe (1) zwischen einer Schließstellung und einer Offenstellung, dadurch gekennzeichnet, dass die Stauscheibe (1) an ihrem Außenumfang (16) sphärisch ausgebildet ist und das Gehäuse (3, 4) mit einem entsprechenden sphärischen Innenumfang (18, 23) ausgebildet ist.
Klappenventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stauscheibe (1) und der sphärische Innenumfang (18, 23) des Gehäuses (3, 4) aus einem keramischen Material bestehen.
Klappenventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der sphärische Innenumfang (18, 23) des Gehäuses (3, 4) durch einen separaten Lagerring (17) aus einem keramischen Material ausgebildet ist, während der Rest des Gehäuses (3, 4) aus einem Metall ausgebildet ist.
Klappenventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerring (17) mit einem Pressformteil (13) aus Drahtgestrick oder Faservlies im Gehäuse (3, 4) befestigt ist.
Klappenventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stauscheibe (1) durch einen Zapfen (9) und eine Welle (6) in dem Gehäuse (3, 4) drehbar gelagert ist, wobei der Zapfen (9) und die Welle (6) mit der Stauscheibe (1) stoffschlüssig oder formschlüssig verbunden sind und die Welle (6) zur Drehung der Stauscheibe (1) relativ zu dem Lagerring (17) ausgebildet ist, um das Klappenventil zu betätigen.
Klappenventil nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerring (17) mit radialen Öffnungen (22) zum Einblasen von Luft oder Absaugen von Gasen versehen ist.
Klappenventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerring (17) an seinem sphärischen Innenumfang (18) einen radial umlaufenden Verbindungskanal (27) aufweist, der die radialen Öffnungen (22) miteinander verbindet.
Klappenventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Weiterleitung der eingeblasenen Luft oder der abgesaugten Gase ein Kanal vorgesehen ist, der sich von den radialen Öffnungen (22) über eine Innenausnehmung (12) für das Pressformteil (13) aus Drahtgestrick oder Faservlies zu einer Anschlussöffnung (8, 8') erstreckt.
Klappenventil nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerring (17) aus zwei insbesondere identischen Keramikringen (11, 11') aufgebaut ist.
Klappenventil nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stauscheibe (1) an ihrem sphärisch geformten Außenumfang (16) eine Breite im Bereich von etwa 10 mm bis etwa 20 mm, vorzugsweise etwa 15 mm, aufweist.
Klappenventil nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse zweiteilig ausgebildet ist und die Gehäuseteile (3, 4) durch eine axiale Verschraubung verbunden sind.
Klappenventil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Lagerring (17) und jedem Gehäuseteil (3, 4) eine Dichtung (21, 21') vorgesehen ist.
Klappenventil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung zwischen dem Lagerring (17) und jedem Gehäuseteil (3, 4) eine Stahlsickendichtung (21, 21') ist.
Klappenventil nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuseteile (3, 4) zueinander identisch sind.