DE2558272A1

DE2558272A1 - Drosselklappe

Info

Publication number: DE2558272A1
Application number: DE19752558272
Authority: DE
Inventors: Horst Jacobsen
Original assignee: Elco Oel & Gasbrenner
Current assignee: Elco Oel & Gasbrenner
Priority date: 1975-12-23
Filing date: 1975-12-23
Publication date: 1977-07-07

Description

Fa. Elco

Öl- und Gasbrennerwerk. GmbH

Ravensburg _;i

Drosselklappe

Die Erfindung bezieht sich auf eine Drosselklappe, die aus einer in einem mit einem Durchgaugskanal versehenen Grundkörper verschwenkbar eingesetzten Klappe zum ganz oder teilweisen Absperren des Durchtrittes von flüssigen oder gasförmigen Medien besteht, und betrifft eine vorteilhafte Ausgestaltung einer derartigen Absperrvorrichtung.

Drosselklappen, die aus einer schwenkbar in einer Rohrleitung eingesetzten Scheibe gebildet sind, sind zur stufenlosen Veränderung des Leitungsquerschnittes und damit der Durchflußmenge in einer sehr großen Anzahl unterschiedlicher Ausgestaltungen, z.B. zur Regelung der Drehzahl und der Leistung bei Kraftfahrzeugen, bekannt. Bei derartigen Drosselklappen ist eine Steuerung- der Druchflußmenge in linearer Abhängigkeit von der Öffnungsbewegung nicht zu bewerkstelligen, vielmehr wird die Durchflußmenge bei diesen Ausführungen in einem nahezu unbestimmten Verhältnis zur Drosselklappenstellung verändert.

Um eine line Abhängigkeit zu erreichen, wurde die sogenannte Fischschwanzklappe entwickelt, eine Klappe, die die Form eines Fisches hat. Bei dieser Drosselklappe ist zwar eine Steuerung der durch eine Rohrleitung fließenden Menge eines

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Mediums in linearer Abhängigkeit von der Öffnungsbewegung der Klappe gegeben, durch die besondersartige Form der Fischschwanzklappe wird aber der Druck des strömenden Mediums, da diese Klappe einen sehr hohen Strömungswiderstand ergibt, stark abgebaut. Die dabei auftretenden Druckverluste sind somit auch in Öffnungsstellung, da das Querschnittsprofil der Klappe groß ist, außerordentlich hoch, so daß diese nur in einem beschränktem Maße eingesetzt werden kann. Bei Anlagen, die mit niederen Drücken arbeiten, ist diese Klappe daher nicht verwendbar. Des weiteren ist der Aufwand zur Fertigung aufgrund der besonderen Formgebung erheblich, und eine Feinregelung ist, da auch in Öffnungsstellung ein großer Anströmwiderstand vorhanden ist, nicht möglich.

Es ist demnach Aufgabe der Erfindung, eine Drosselklappe der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der nicht nur linear in Abhängigkeit von der Öffnungsbewegung die Durchflußmenge des strömenden Mediums zu steuern ist, sondern die im Gegensatz zu der bekannten Ausgestaltung nur einen geringen Bauaufwand erfordert und somit wirtschaftlich herstellbar ist. Außerdem soll der Strömungswiderstand der Klappe stets gering sein, und es soll eine auch bei kleinen Stellwegen feine Regelung sich bewerkstelligen lassen.

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß der Grundkörper im Bereich der Klappe einen rechteckigen, vorzugsweise quadratischen Ein- und Austrittsquerschnitt aufweist, daß die beiden parallel zur Schwenkachse der Klappe verlaufenden Seitenwände des Durchgangskanals in Verstellrichtung der beiden Klappenteile kurvenförmig nach außen gekrümmt verlaufend und gegeneinander versetzt ausgebildet sind und daß die Klappe aus einer rechteckigen Platte gebildet ist, deren Höhe der lichten Höhe des Durchgangskanals entspricht und deren Breite größer bemessen ist als dessen lichte Weite und die mit ihren Enden in der Schließstellung an den gekrümmten Seitenwänden des Durchgangskanals anliegt.

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Besonders vorteilhaft ist es hierbei, die Platte im Zentrum des Durchgangskanals drehbar zu lagern und die beiden Klappenteile ungleich lang zu bemessen, so daß die Klappe eine asymmetrische Form aufweist.

Die eine Seitenwand des Durchgangskanals kann hierbei kreisbogenförmig mit einem Radius, der der Länge des an dieser anliegenden Klappenteils entspricht« um die Lagerung der Klappe ausgerundet sein, die andere Seitenwand dagegen kann kreisbogenförmig sich in Strömungsrichtung über den Öffnungswinkel erweitern mit einem Radius, der größer bemessen ist als das an dieser in Schließstellung anliegende Klappenteil, um einen in StrömungsrichtunQ hinter deren Lagerung liegenden Drehpunkt ausgerundet werden. Die eine Seitenwand des Durchgangskanals kann bei dieser Ausgestaltung auch nur bis etwa zur Senkrechten auf die Strömungsrichtung kreisbogenförmig um die Lagerung der Klappe gekrümmt ausgebildet werden, wobei sich daran eine über den weiteren Öffnungswinkel zur Eintrittsöffnung hin erweiternde Kurvenform anschließt.

Nach einer anderen Ausführungsform ist es aber auch möglich, daß beide nach außen gekrümmten Seitenwände des Durchgangskanals kreisbogenförmig sich über den Öffnungswinkel erweiternd gekrümmt sind, wobei deren Radien unterschiedlich und jeweils größer bemessen sind als die Länge der in der Schließstellung an diesen anliegenden Klappenteilen und deren Mittelpunkte gegeneinander versetzt sind.

Zweckmäßig ist es ferner, um auf einfache Weise die jeweilige Stellung der Klappe zu erml teln, an der diese tragenden Welle einen Zeiger und auf dem Grundkörper eine mit diesem zusammenwirkende bicala anzubringen.

Aus fertigungstechnischen Gründen und um eine einfache Montage zu ermöglichen, kann des weiteren der Grundkörper mit einem

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oder zwei abnehmbaren Deckeln und an seinen Enden mit Anschlußflansche versehen werden.

Eine gemäß der Erfindung ausgebildete Drosselklappe ist nicht nur einfach in ihrer Ausgestaltung und ohne Schwierigkeiten
herzustellen, eine in dieser Weise ausgebildet« Drosselklappe ermöglicht es vielmehr, linear in Abhängigkeit von der Öffnungsbewegung der Klappe die Durchflußmenge des strömenden Mediums zu steuern. Es wurde nämlich ermittelt, daß," wenn der Durchflußquerschnitt in der angegebenen Weise verändert wird, indem die Seitenwände des Durchgangskanals gekrümmt ausgebildet
werden, die Durchflußmenge sich stets linear zur Stellung der Klappe ändert. Besondere Vorkehrungen, um den bei bekannten
Drosselklappen kurvenförmigen Verlauf der Durchflußmenge auszugleichen, sind somit hierbei nicht erforderlich, vielmehr ist diese bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung immer linear zum Verstellweg der Klappe. Die besondersartige Ausbildung des
Durchgangskanal ermöglicht, wie sich durch Messungen nachweisen läßt, diese sehr vorteilhafte Zuordnung.

Die Vorschlagsgemäß ausgebildete Drosselklappe weist dabei
auch einen geringen Strömungswiderstand auf und es sind nur
unerhebliche Druckverluste in Kauf zu nehmen, da die Anströmquerschnitte, vor allem der Anströmquerschnitt in Öffnungsstellung der Klappe gering gehalten werden können. Eine Feineinstellung ist somit, zumal auch kleine Stellwege gegeben
sind, ohne weiteres möglich.

Weitere Einzelheiten der gemäß der Erfindung ausgebildeten
Drosselklappe sind den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen, die nachfolgend im einzelnen erläutert sind, zu entnehmen. Hierbei zeigt:

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Fig. 1 eine Drosselklappe in Draufsicht,

Fig. 2 die Drosselklappe nach Fig. 1 in Vorderansicht,

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III in Fig. 1 und

Fig. 4 ein andersartiges Ausführungsbeispiel der Drosselklappe nach Fig. 1.

Die in den Fig. 1 bis 4 im einzelnen dargestellte und jeweils mit 1 bezeichnete Drosselklappe ist zwischen Rohren 2 und 3 eingesetzt und an deren Flansche 4 und 5 befestigt. Die Drosselklappe 1 hat den Zweck, den Durchfluß des in den Rohren 2 und 3 strömenden Mediums ganz oder teilweise zu sperren.

Die Drosselklappe 1 besteht hierbei auj einem Grundkörper 11, der mit einem Durchgangskanal 12 versehen ist und an dem zur Befestigung an den Flanschen 4 und 5 der Rohre 2 und 3 ebenfalls zwei Flansche 34 und 35 angeformt sind sowie einer in dem Durchgangskanal 12 angeordneten Klappe 21, die zentrisch zu diesem auf einer Welle 24 verschwenkbar gelagert ist. Der Durchgangskanal 12, der durch die Seitenwände 17 und 18 sowie die mittels Schrauben 29 und 30 an dem Grundkörper 11 befestigten Deckel 19 und 20 begrenzt wird, hat zunächst einen kreisförmigen, dem Querschnitt des Rohres 2 angepaßten Querschnitt 13, der innerhalb des Grundkörpers 11 in einen rechteckigen oder quadratischen Querschnitt 14, der die Eingangsöffnung des der Klappe 21 zugeordneten Bereiches des Durchgangskanals 12 bildet, übergeführt wird. Die Ausgangsöffnung hat ebenfalls einen rechteckigen Querschnitt 15, der wiederum in einen kreisförmigen Querschnitt 16, entsprechend dem Querschnitt des Rohres 3, übergeht. Der Querschnitt des Durchgangskanals 12 im Bereich der Klappe 21 ist somit rechteckig.

Die Klappe 21 besteht aus einer rechteckigen, mittels der Welle 24 schwenkbar um eine Schwenkachse 25 gelagerten Platte, deren

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Klappenteile 22 und 23 unterschiedlich lang bemessen sind. Die Enden der Klappenteile 22 und 23 liegen in den in den Fig. 1 und 4 dargestellten Schließstellungen an den sich in deren Zustellrichtung kurvenförmig nach außen krümmenden Seitenwänden 17 und 18 an. Und da die Höhe der Klappe 21 der lichten Höhe des Durchgangskanals 12 zwischen den beiden Deckeln 19 und 20 entspricht, ist dieser somit in Schließstellung verschlossen.

Um die jeweilige Stellung der Klappe 21# die mittels eines auf der Welle 24 aufgesetzten Hebels 26 verstellt werden kann, auf einfache Weise zu bestimmen, ist an der Welle 24 ein Zeiger 27 angebracht. Und auf dem Deckel 20 ist unterhalb des Zeigers 27 eine Skala 28 angeordnet, so daß die durch die Drosselklappe 1 strömende Menge eines Mediums leicht zu ermitteln ist.

Damit sich die Menge des in Strömungsrichtung A durch die Drosselklappe 1 strömenden Mediums auch linear über den Öffnungswinkel ^- der Klappe 21 verändert, sind die Seitenwände 17 und 18 des Durchgangskanals 12 in besonderer Weise in Verstellrichtung der Klappenteile 22 und 23 kurvenförmig nach außen gekrümmt verlaufend ausgebildet. Die Fläche 31 des Seitenteils 17 ist hierbei nach Fig. 1 mit einem Radius r, um die Schwenkachse 25 der Klappe 21 gekrümmt und geht sodann in den Kanalquerschnitt 14 über. Die Klappe 21 liegt somit mit dem Klappenteil 22 dichtend über einem größeren Bereich des Öffnungswinkels a£- an der Fläche 31 an.

Nach Fig. 4 ist es aber auch möglich, die Fläche 31 bis etwa senkrecht zur Strömungsrichtung A in gleicher Weise kreisbogenförmig gekrümi. auszubilden und daran e±u<i gekrümmte Fläche 33 anschließen zu lassen, die kreisbogenförmig mit einem grösseren Radius oder andersartig gekrümmt sein kann. Damit kann in diesem Verstellbereich bereits eine geringe Menge de3

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Mediums an dem Plattenteil 22 vorbeiströmen.

Die Fläche 32 der Außenwand 18 ist dagegen mit einem Radius r₂ gekrümmt, dessen Mittelpunkt M in Strömungsrichtung A hinter der Schwenkachse 25 liegt und auch größer bemessen ist als der Radius χ^. Der Mittelpunkt M de , Radius r₂ ist jeweils in Abhängigkeit von der Nennweite der Drosselklappe 1 empirisch festzulege; . Die kurvenförmig in Verstellrichtung der unterschiedlich groß bemessenen Plattenteile 22 und 23 nach außen gekrümmten Flächen 31 und 32 sind aomit auch gegeneinander versetzt.

Die Menge eines durch das Rohr 2 strömenden Mediums kann mittels der asymmetrischen Klappe 21, wie sich durch Messungen nachweisen läßt, aufgrund der besondersartigen Ausbildung des Durchgangskanals 12 in Abhängigkeit von dem Verstellweg über den Öffnungswinkel 9^ linear verändert werden. Der Anströmwiderstand der Klappe 21 ist dabei insbesondere auch in der strichpunktiert eingezeichneten Stellung, in der diese in Strömungsrichtung A ausgerichtet ist, äußerst gering und der erforderliche Bauaufwand für die Herstellung der Drosselklappe 1 kann, da dieser aus Preß-, Schmiede- oder Kunststoffteilen herzustellen ist, klein gehalten werden» so daß eine vielseitige und vorteilhafte Anwendbarkeit der Drosselklappe 1 gegeben ist.

A 2517 e-4. Dez. 197f

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Claims

Patentansprüche :

[1. Drosselklappe, bestehend aus einer in einem mit einem Durchgangskanal versehenen Grundkörper verschwenkbar eingesetzten Klappe zum ganz oder teilweisen Absperren des Durchtrittes von flüssigen oder gasförmigen Medien, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (11) im Bereich der Klappe (21) einen rechteckigen, vorzugsweise quadratischen Ein- und Austrittsquerschnitt (14 bzw. 15) aufweist, daß die beiden parrallel zur Schwenkachse (25) der Klappe (21) verlaufenden Seitenwände (17, 18) des Durchgangskanals (12) in Verstellrichtung der beiden Klappenteile (22, 23) kurvenförmig nach außen verlaufend und gegeneinander versetzt ausgebildet sind und daß die Klappe (21) aus einer rechteckigen Platte gebildet ist, deren Höhe der lichten Höhe des Durchgangskanals (11) entspricht und deren Breite größer bemessen ist als dessen lichte Weite und die mxt ihren Enden in der Schließstellung an den gerkümmten Seitenwänden (17, 18) des Durchgangskanals (11) anliegt.
2. Drosselklappe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappe (21) im Zentrum des Durchgangskanals (11) drehbar gelagert ist und daß die beiden Klappenteile (22, 23) ungleich lang bemessen sind.
3. Drosselklappe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Sei tenwand (17) des Durchgangskanals (11) kreisbogenförmig mit einem Radius (r^), der der Länge des an dieser anliegenden Klappenteils (22) entspricht, um die Lagerung (Welle 24) der Klappe (21) und die-andere Seitenwand (18) kreisbogenförmig sich in Strömungsrxchtung (A) über den Öffnungswinkel (<^-) erweiternd mit einem Radius (r,), der größer bemessen ist als das an dieser in Schließstellung anliegende

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Klappenteil (23) um einen in Strömungsrichtung hinter deren Lagerung (Welle 24) liegenden Drehpunkt (M) ausgerundet ist.
4. Drosselklappe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Seitenwand (17) des Durchgangskano i_s (11) bis etwa zur Senkrechten auf die Strömungsrichtung (A) kreisbogenförmig um die Lagerung (Welle 24) der Klappe (21) gekrümmt ausgebildet ist und daß sich daran eine über den weiteren Öffnungswinkel zur Eintrittsöffnung (13, 14) hin erweiternde Kurvenform (33) anschließt.
5. Drosselklappe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß beide gekrümmte Seitenwände (17, 18) des Durchgangskanals (11) kreisbogenförmig sich über den Öffnungswinkel (^) nach außen erweiternd gekrümmt sind, wobei deren Radien (r,, r₂) unterschiedlich und jeweils größer bemessen sind als die Länge der in der Schließstellung an diesen anliegenden Klappenteilen (22, 23) und deren Mittelpunkte gegeneinander versetzt sind.
6. Drosselklappe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an der die Klappe (21) tragenden Welle (24) ein Zeiger (27) und auf dem Grundkörper (11) eine mit diesem zusammenwirkende Skala (28) angebracht sind.
7. Drosselklappe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet," daß der Grundkörper (11) mit einem oder zwei abnehmbaren Deckeln (19, 20) versehen ist.
8. Drosselklappe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (11) an seinen Enden mit Anschlußflansche (34, 35) versehen ist.

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22. Dez. 19/75

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