DE1750961C3 - Drosselklappe - Google Patents

Description

der Drehzapfen und der Drosselscheibe sowie die Vorsehung der erfindungsgemHßen Dichtungsringe um die Drehzapfen herum geeignet ist.

Bei der vorbekannten Ausbildung muß somit die Dichtung der Schwenkzapfen durch einen festen Sitz zwischen den Überzügen und den sie aufnehmenden Bohrungen erstrebt werden, ein fester Sitz der im Laufe der Zeit nachgeben könnte und dann doch zum Austritt des korrodierenden Mediums und zur Zerstörung der anschließenden metallischen Teile des Schwenkzapfens und der Gehäusebohrung führen könnte. Es ist auch zu bedenken, wie schwierig es sein muß, die Bohrung des Gehäuses und die Schwenkzapfen mit der korrosionsfesten Schicht zu beziehen und dann die Flächen dieser Schicht so zu bearbeiten, daß sich eine wirksame Abdichtung gegen das unter höherem Druck stehende, korrodierende Medium ergibt.

Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung werden alle Schwierigkeiten und Nachteile vorbekannter Ausbildungen dadurch vermieden, daß die Dichtung vom Schwenkzapfen weg in die Durchflußöffnung des Ventilgehäuses verlegt ist, so daß das korrodierende Medium überhaupt nicht erst zum Schwenkzapfen gelangt.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Drosselklappe ist nachfolgend an Hand der Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 einen Aufriß einer Drosselklappe in Offenstellung, wobei Teile weggebrochen sind,
F i g. 2 eine Seitenansicht der Drosselklappe,
F i g. 3 einen waagrechten Schnitt der unteren Hälfte der Drosselklappe unter Fortlassung der Klappenscheibe,

F i g. 4 einen waagrechten Schnitt ähnlich der F i g. 3 mit der Klappenscheibe in Schließstellung,

F i g 5 in vergrößertem Maßstab einen Teilschnitt der Fig. 1,

F i g. 5 a einen Teilschnitt in auseinandergezogener Darstellung der in F i g. 5 gezeigten Dichtungsteile und

F i g. 6 eine schaubildliche Ansicht des Dichtungsringes.

Die dargestellte Drosselklappe 10 umfaßt ein in herkömmlicher Weise und Form aus zwei Teücn 11 und 12 bestehendes Gehäuse, welche durch Schrauben 13 zusammengehalten werden und eine zylindrische Bohrung bilden. Die Bohrung ist mit einer im wesentlichen starren Auskleidung 15 aus Fluorcarhonharz versehen. Die Auskleidung 15 umfaßt einen rohrförmigen Teil mit einer in die zylindrische Bohrung passenden Außenfläche 15« sowie sich radial über die Enden des Gehäuses 11, 12 erstreckenden F.ndflansche 15 /. Diametral gegenüberliegende öffnungen 15/), 15 c- der Auskleidung 15 fluchten mit Offnungen lift und 12ft im Gehäuse zwecks Aufnahme von Lagerzapfen 16 und 17, die die Drosselscheibe 18 tragen. Die Drosselscheibe 18 ist in im wesentlichen starren Fluorcarbonharz eingekapselt und kann aus einem beliebigen, die erforderliche Festigkeit besitzenden Material wie Kohlenstoffstahl und korrosionsbeständiger Stahl, Moncl-Mctal', Inconel, Hastelloy u. dgl. bestehen. Das Fluorcarbonharz wird auf die Verschlußklappc durch Einkapse'n so aufgebracht, daß es eine angemessene Dicke erhält und den crfct'Jerlichcn Abmessungen Rechnung getragen wird.

Bei der dargestellten Ausbildung bat die sich durch die verkapselte Verschlußklappe 18 erstrekkende Welle 17 quadratischen Querschnitt, während der untere Zapfen 16 zylindrisch ist. Der obere Teil

der Vierkantwelle 17 erstreckt sich durch zwei voneinander in Abstand befindliche Innenvierkantbuchsen 19, deren Außenflächen zylindrisch und zur Aufnahme in zwei Buchsen 20 aus einem reibungsarmen Werkstoff bestimmt sind.

ίο Die Außenfläche des rohrförmigen Teils der Auskleidung 15 ist mit Nuten 15 d versehen, die sich, wie F i g. 1,3 und 4 zeigen, um den Umfang der Auskleidung herum zwischen den gegenüberliegenden öffnungen ISb und 15 c erstrecken, so daß sich ein

Wandabschnitt 15 s verringerter Dicke im rohrförmigen Teil der Auskleidung 15 zwischen deren Enden ergibt. Eine im wesentlichen gleichmäßig elastische Einlage bzw. Abstützung, beispielsweise ein Elastomerstreifen 21, ist in jeden der Nutenteile 15 d

ao eingesetzt und füllt den Raum zwischen der Außenfläche des Wandabschnitts iiSs verringerter Dicke und der gegenüberliegenden Fläche der Gehäuseteile 11 und 12 im wesentlichen aus. Diese Streifen 21 sind weder mit der Auskleidung 15 noch mit den Ge-

a5 haisekörperteilen 11 und 12 haftend verbunden und vorzugsweise so abgerundet, daß Raum zur Ausdehnung in den Nuten 15 d unter Druckbelastung erhalten wird.

Eine gewisse geringfügige liinstellbarkeit des Sitzes zwischen der Drosselscheibe 18 und der Auskleidung 15 kann durch Verstellung der Spannung der Befestigungsschrauben 13 erreicht werden, gegebenenfalls unter Vorsehung eines Spielraums zwischen den Endflächen der Gehäuseteile 11 und 12.

Wie aus F i g. 4 ersichtlich, ist der Durchmesser der Drosselscheibe 18 geringfügig größer als der Durchmesser des Durchflußquerschnitts der Auskleidung 15. Daher wird, wenn die Dros^lschcibe 18 aus der in F i g. 1 gezeigten Stellung um W in die in Fig.4 dargestellte zur Achse des Strömungskanals senkrechte Stellung gedreht wird, die Umfangskante der Klappenscheibe 18 die Innenfläche des Abschnitts 15.ν verformen und don elastischen Streifen 21 zusammendrücken. Die Dicke der beiderseits an die Dichtfläche anschließenden Teile der Auskleidung kann verhältnismäßig dick gehalten werden, um die Steifigkeit tier Auskleidung zu erhöhen, während gleichzeitig die Dichtfläche im Wandabschnitt 15 j verringerter Dicke die Elastizität in bezug auf den Umfang der in Fluorcarbonharz eingekapselten Drossclscheibc 18 erhöht. Es ist bei Drosselklappen außerordentlich wichtig, die Dichtfläche der Auskleidung so einstisch wie möglich zu machen unter Aufrcchtcrhaltung einer den Betriebsbedingungen angemcssencn Festigkeit, um die Kraft, die zum Drehen der Drosselscheihc 18 in die und aus der Schließstellung erfofderlichc Kraft auf ein Mindestmaß herabzusetzen. Wenn die Dichtfläche der Auskleidung nicht ausreichend elastisch ist, kann die Drosselscheibe nicht in die in F i g. 4 gezeigt«: voll geschlossene Stellung bewegt werden, was ein Lecker, zur Folge haben würde. In der in F i g. 1 und 2 gezeigten Offenstcllung nehmen die Wandabschnitte 15.ν verringerter Dicke und die elastischen Abstützstreifen 20 ihre in F i g. 3 dargestellte unvcrformtc Gestalt an.

Bei Drosselklappen ist es nicht nur erforderlich, ein Lecken um den Umfang der Verschluß¹ lappc 18

hemm zu verhindern, sondern es muß durch eine Abdichtung verhindert weiden, daU d;is Fördergut um die Drehzapfen herum durchsickert, Letzteres wird dadurch erreicht, daß jedes der Enden der Verschlußklappe 18 mit Nuten 18 g versehen ist, die sich um die Lagerzapfen ?6, 17 herum erstrecken. Die Auskleidung 15 ist ebenfalls mit sich um die gegenüberliegenden Öffnungen 15 b und 15c der Auskleidung herum erstreckenden Nuten \S g versehen. Die beiden Nuten nehmen einen Dichtungsring 22 auf. F i g. 5 a zeigt die Nut 15 g mit einem keilförmigen Teil 15 g', in welchem die keilförmige Gegenfläche 22 a des Dichtungsringes 22 aufgenommen wird. Um einen dichten Verschluß über einen weiten Bereich von Drücken zwischen der Nut 15 g und dem Ring 22 zu erzielen, ist der eingeschlossene. Winkel b des Keils 22 a am Ring 22 größer als der eingeschlossene Winkel α der keilförmigen Nut 15 g'. Beispielsweise betrugen die eingeschlossenen Winkel b und α der keilförmigen Fläche 22 a und des keilförmigen Teils 15 g' der Nut 70 bzw. 60°. In entsprechender Weise ist die Nut 18 g im unteren Zapfenende der Drosselscheibe 18 mit einem keilförmigen Teil 18 g' zur Aufnahme des anderen keilförmigen Teils 22« des Dichtungsringes 22 versehen.

Vorzugsweise bestehen die Dichtungsringe 22 aus Fluorcarbonharz. Die Abdichtung des Fördergutstroms gegen Hindurchsickern um die Drehzapfen herum wird durch den Harz-gegen-Harz-GIeitkontakt zwischen den Dichtungsringen 22 und den entsprechenden sie aufnehmenden Nuten 18 g und 15 g erzielt. Diese durch die Ringe 22 erhaltene Abdichtung wird für alle Stellungen der in Fluorcarbonharz eingekapselten Klappenscheibe 18 ständig aufrechterhalten. Bei Verwendung einer Auskleidung 15 mit keilförmigen Dichtungsringen 22 der dargestellten Art konnten Drosselklappen mit Drücken bis zu 35 kg/cm* bei 205⁰C zufriedenstellend betrieben werden.

Das elastische Abstützelement 21 soll eine ausreichende Zusammendrückbarkeit und Elastizität besitzen, damit sich eine wirksame Abdichtung zwischen dem dünnwandigen Abschnitt 15 s der Fluorcarbonharz-Auskleidung 15 und dem Umfang der in Fluorciirbonharz eingekapselten Drosselscheibe 18 ergibt. Gehärtete elastomere Materialien mit der erforderlichen eine lccksichcrc Abdichtung gewährleistenden Elastizität und Zusammendrückbarkeit sind beispielsweise natürlicher Gummi, Siliconkautschuk. Butylkautschuk, Neopren. »Viton«-Fluorclastomere, synthetischer Gummi »Hypalon«, KohlenwasscrstofT-gummi »Nordel«, Buna-N, Buna-S u. dgl.

ίο Im allgemeinen ist das verwendete besondere Elastomer gehärtet und hut eine Durometer-Härte Type A von etwa 50 bis 85, wobei die Betriebstemperatur sowie die Durometer-Eigenschaft die Wahl des Elastomeren bestimmt.

Außerdem können im wesentlichen gleichmäßig elastische Abstützringe aus metallischen und/oder nichtmetallischen Materialien vorgesehen sein, deren Wirkungsweise der des vorangehend beschriebenen elastomeren Abstützringes ähnlich ist. Solche Abstützringe können beispielsweise Federgebilde oder pneumatische Gebilde sein.

Im wesentlichen starre für die Auskleidung und die Verkapselung der Verschlußklappe verwendbare Fluorcarbonharze sind beispielsweise Polytctrafluoräthylen, Hexafluoräthylcnpropylen, Polychlortrifluoräthylen Und Vinylidenfluoridharze sowie Mischpolymerisate u. dgl. Weitere verwendbare polymere Materialien sind Polyäthylen, Polypropylen und Vinylpolymerisate. Die Dichtungsringe 22 können aus einem beliebigen der in diesem Absatz erwähnten Harze hergestellt werden, oder sie können durch einen geeigneten anorganischen Füllstoff, wie Glas, Asbest, Calciumfluorid, Molybdändisulfid, verändert werden.

Die Auskleidung 15 kann am dünnwandigen Abschnitt 15 s eine glatte Innenfläche haben, wie in Fig.3 und4 dargestellt. In Abänderung hiervon kann die Innenfläche des dünnwandigen Abschnitts 15 s mit einer flachen Nut versehen sein, welche den Umfang der Verschlußklappe 18 in deren Schließstellung aufnehmen kann. Die Tiefe dieser Nut braucht nicht groß zu sein, wobei beispielsweise eine Tiefe von etwa 0,30 mm angemessen ist.

Hierzu i Blatt Zeichnungen

Claims (4)

a. I 750 961 ι trotzdem die Dichtung noch nicht zufriedenstellend, n , ,. ... weil das korrodierende Fördergut nicht vollkommen Patentansprüche: yon den Lager(Zapfen festgehalten und keine voll kommen« Dichtung im Bereich der Zapfen erreicht

1. Drosselklappe, deren Gehäuseinnenseite und S wird.

deren mit Hilfe der Betätigungswelle im Gehäuse Der Erfindung Hegt nun die Aufgabe zugrunde, zentrisch gelagerte Klappenscheibe mit einem im eine Drosselklappe der eingangs angegebenen Art zu wesentlichen starren Überzug aus korrosionsfe- schaffen, bei der auch eine vollkommene Dichtung stem Kunstharz, vorzugsweise Fluorkohlenstoff- im Bereich der Lagerzapfen erreicht und das 1 orderharz, versehen ist, dadurch gekenn- io gut von den Lagerzapfen ferngehalten wird,
zeichnet, daß die Klappenscheibe (18) stirn- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch geseitig um die Lagerzapfen (16, 17) der Betäti- löst, daß die Klappenscheibe stirnseitig um die gungswelle herum und die Gehäuseauskleidung Lagerzapfen der Betätigungswelle herum und die Ge-(15) um die Lageröffnungen (156, 15 c) herum hfuseauskleidung um die Lageröffnungen herum mit mit gegenüberstehenden ausgerichteten Ringnu- 15 gegenüberstehenden ausgerichteten Ringnuten verseten (15 g, 18 g) versehen sind, in die Dichtungs- hen sind, in die Dichtungsringe eingreifen,
ringe (22) eingreifen. Im Gegensatz zu den vorbekannten Ausbildungen

2. Drosselklappe nach Anspruch 1, dadurch können also die Lagerrapfen und die si^ .r.tfisshmengekennzeichnet daß die Ringnuten (15 g, 18 g) den Lagerbohrungen von der korrosionsbeständigen im Querschnitt gesehen Enden (15 g', 18 g') ha- ao Auskleidung freigehalten und in üblicher Weise mit ben und die Dichtungsringe (22) entsprechend geschmierten Metallflächen versehen sein, ohne daß keilförmig ausgebildet sind. letztere Korrosion ausgesetzt sind und ohne daß die

3. Drosselklappe nach Anspruch 2, dadurch Gefahr der Verunreinigung des Fördergutes durch gekennzeichnet, daß der eingeschlossene Winkel das Schmiermittel bestünde. Hierbei ist auch eine (b) der keilförmigen Enden (22 a) der Dichtungs- as leichte Betätigung der Klappenscheibe gewährleistet, ringe (22) größer ist als der eingeschlossene Win- im Gegensatz zu bekannten Drosselklappen mit am kel («) der keilförmigen Abschnitte (15 g', 18 g') Lagerzapfen angreifenden und notwendigerweise geder Ringnuten (15 g, 18 g). gen Zapfen und Lagerbohrung drückenden Dich-

4. Drosselklappe nach einem der Ansprüche 1 tungspackungen. Die erfindungsgemäße Ausbildung bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausklei- 30 bringt somit gegenüber den vergleichbaren bekanndung (15) des Gehäuses (11 12) auf ihrer ten Ausbildungen bedeutsame technische Fort-Außenseite eine umlaufende, auf einen Teil der schritte.

Breite der Auskleidung beschräi. <te Rinne (iSd) Besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfin-

aufweist, in der eine im wesentlichen gleichmäßig dung bestehen darin, daß die Ringnuten im Querelastische, sich gegen das Gehäuse abstützende 35 schnitt gesehen Enden haben und die Dichtungsringe Einlage (21) angeordnet ist, und daß die Stärke entsprechend keilförmig ausgebildet sind; daß der der verbleibenden Wand (15 s) der Rinne (ISd) eingeschlossene Winkel der keilförmigen Enden der so dünn ist, daß sie eine geringfügige Verformung Dichtungsringe größer ist als dt.,- eingeschlossene durch die Klappenscheibe (18), deren Außen- Winkel der keilförmigen Abschnitte der Ringnuten durchmesser etwas den Innendurchmesser der 4° bzw. daß die Auskleidung des Gehäuses auf ihrer Auskleidung überschreitet, in deren Schließstel- Außenseite eine umlaufende, auf einen Teil der lung zuläßt. Breite der Auskleidung beschränkte Rinne aufweist,

in der eine im wesentlichen gleichmäßig elastische, sich gegen das Gehäuse abstützende Einlage an-

45 geordnet ist, und daß die Stärke der verbleibenden

Wand der Rinne so dünn ist, daß sie eine geringfügige Verformung durch die Klappenscheibe, deren Außendurchmesser etwas den Innendurchmesser der Auskleidung überschreitet, in deren Schließstellung Die Erfindung betrifft eine Drosselklappe, deren 50 zuläßt.

Gehäuseinnenseite und deren mit Hilfe der Betäti- Bezüglich der letztgenannten Weiterbildung ist zu

gungswelle im Gehäuse zentrisch gelagerte Klappen- beachten, daß es aus der französischen Patentschrift scheibe mit einem im wesentlichen starren Überzug 1 502 131 an sich bekannt ist, für eine Drosselklappe aus korrosionsfestem Kunstharz, vorzugsweise Fluor- ohne die erfindungsgemäßen Dichtungsringe, eine kohlenstoffharz, versehen ist. 55 sich gegen das Gehäuse abstützende elastische Ein-

Bei derartigen Drosselklappen ist eine wirksame, lage anzuordnen, wobei die Stärke der diese Einlage lecksichere Abdichtung durch die Drosselklappe überdeckenden Auskleidung so dünn ist, daß sie eine selbst bei hohen Drücken und stark korrodierenden Verformung durch die Klappenscheibe ermöglicht. Fördergütern erforderlich. Die exzentrische Anordnung der Drehachse dieser

Es ist nach der USA.-Patentschrift 3 376 014 ei- 60 bekannten Ausbildung würde nicht einmal die Vornerseits bereits bekannt, den Überzug der Klappen- sehung der erfindungsgemäßen ringförmigen Dichscheibe keilförmig in die Auskleidung der Gchäu- tungen gestatten. Demgegenüber ist die erfindungsgeseinnenwand eingreifen zu lassen, und nach der mäße Ausbildung besonders für die konzentrische USA.-Patentschrift 3 376 014 gehört andererseits die Anordnung der Schwenkzapfen und der Dichtungs-Anordnung von die Lagerzapfen umgebenden Dich- 65 scheibe geeignet, während die erfindungsgemäße tungsringen zwischen den Stirnseiten der Klappen- Ausbildung mit ihrer nur auf einen Teil der Breite scheibe und der Gehäuseauskleidung zum Stand der der Auskleidung beschränkten Rinne für die elasti-Technik. Bei diesen bekannten Ausbildungen ist sehe Einlage besonders für konzentrische Anordnung