DE10217468A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Verschließen eines Strömungskanals sowie schwenkbare Absperr- und/oder Drosselklappe - Google Patents

Abstract

Es werden eine Vorrichtung (1) und ein Verfahren zum Verschließen eines Strömungskanals (3) vorgeschlagen. Die Vorrichtung (1) weist eine mittels einer Klappenwelle (11) zwischen einer Öffnungsstellung und einer Schließstellung schwenkbare Klappe (7) auf, die wenigstens einen Klappenflügel (13, 15) besitzt, der in der Schließstellung an einer im Strömungskanal (3) vorgesehenen Dichtkontur (17, 19) anliegt. Die Vorrichtung (1) zeichnet sich dadurch aus, dass der Klappenflügel (13, 15) elastisch ausgebildet und die Dichtkontur (17, 19) beziehungsweise der Klappenflügel (13, 15) derart gestaltet ist, dass beim Anlegen des Klappenflügels (13, 15) an die Dichtkontur (17, 19) zunächst ein von der Klappenwelle (11) in radialer Richtung beabstandeter Bereich des Klappenflügels zur Anlage an die Dichtkontur (17, 19) gelangt und dass beim Weiterschwenken der Klappenwelle (11) der Klappenflügel (13, 15) sich soweit verformt, dass er im Wesentlichen vollständig an der Dichtkontur (17, 19) anliegt.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verschließen eines Strömungskanals gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1, eine schwenkbare Absperr- und/oder Drosselklappe gemäß Oberbegriff des Anspruchs 16, sowie ein Verfahren zum Verschließen eines Strömungskanals gemäß Oberbegriff des Anspruchs 19.
• Eine Vorrichtung der hier angesprochenen Art ist beispielsweise aus der DE 199 36 457 A1 bekannt. Sie wird zum dichtenden Verschließen eines luftführenden Strömungskanals, insbesondere Ansaugkanal, einer Brennkraftmaschine eingesetzt und umfasst eine im Strömungskanal angeordnete, schwenkbare Klappenwelle, mit der zwei diametral angeordnete, mit Versteifungen versehene Klappenflügel verbunden sind, die durch ein Schwenken der Klappenwelle in eine Öffnungsstellung und in eine Schließstellung verlagerbar sind, in der sie an jeweils einer im Strömungskanal vorgesehenen Dichtkontur anliegen, wodurch der Strömungskanal dicht verschlossen wird. Die Dichtkonturen werden jeweils von einem in den Strömungskanal hineinragenden Dichtsteg gebildet, der an einer aus Gummi bestehenden Dichtung vorgesehen ist. Aufgrund der schnellen und häufigen Klappenbewegung können an der Dichtung Verschleiß und Beschädigungen auftreten, so dass der Strömungskanal nicht mehr dicht verschließbar ist.
• Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der auch nach längerem Einsatz ein zumindest im Wesentlichen vollständiges Verschließen beziehungsweise Absperren des Strömungskanals gewährleistet werden kann. Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine Absperr- und/oder Drosselklappe zu schaffen, die einen einfachen Aufbau aufweist und gegebenenfalls kostengünstig herstellbar ist. Ziel der Erfindung ist auch, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem ein dichtes Absperren des Strömungskanals gewährleistet werden kann.
• Zur Lösung der Aufgabe wird eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Diese zeichnet sich dadurch aus, dass der Klappenflügel elastisch ausgebildet und die Dichtkontur beziehungsweise der Klappenflügel derart gestaltet ist, dass beim Anlegen des Klappenflügels an die Dichtkontur zunächst ein von der Klappenwelle in radialer Richtung beabstandeter Bereich des Klappenflügels zur Anlage an die Dichtkontur gelangt und dass beim Weiterschwenken der Klappenwelle der Klappenflügel sich soweit verformt, dass er im Wesentlichen vollständig an der Dichtkontur anliegt. Aufgrund der Elastizität des Klappenflügels und dadurch, dass die erste Anlage des Klappenflügels nie in der Nähe der Klappenwelle erfolgt, kann es auch bei Bauteiltoleranzen und einem möglichen Versatz der Klappenwelle nicht zu einem Auseinanderklaffen zwischen Klappenflügel und Dichtkontur kommen. Der Klappenflügel schmiegt sich also an die Dichtkontur an, so dass vorzugsweise ein vollständiges, zumindest aber im Wesentlichen vollständiges Absperren/Verschließen des Strömungskanals gewährleistet werden kann. Vorteilhaft ist ferner, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung auch bei Verschmutzungen im Strömungskanal, beispielsweise kleine Fremdkörper, funktionssicher einsetzbar ist. Dadurch, dass nicht die gesamte Dichtfläche des Klappenflügels gleichzeitig auf die Dichtkontur aufschlägt, sondern der Kontakt zwischen Klappenflügel und Dichtkontur - ausgehend von einem relativ kleinen Flächenbereich - immer größer wird, also zeitlich versetzt stattfindet, ist die beim Verschließen des Strömungskanals auftretende Geräuschentwicklung geringer als bei bekannten Vorrichtungen.
• Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass zunächst das freie Klappenflügelende zur Anlage an die Dichtkontur gelangt, und dass der Klappenflügel durch Verformung sich ausgehend von seinem radial außenliegenden Ende nach innen in Richtung auf die Klappenwelle im Wesentlichen vollständig an die Dichtkontur anlegt. Der Klappenflügel legt sich also sukzessive von außen nach innen an die Dichtkontur an. Dadurch wird sichergestellt, dass das auf die Klappenwelle aufzubringende Drehmoment, um den Klappenflügel in die Schließstellung zu verlagern und dabei so zu verformen, dass, er in seinem gesamten Dichtbereich flächig an der Dichtkontur anliegt, relativ klein ist. Ferner wird verhindert, dass der Klappenflügel während des Verformungsvorgangs wieder an einer Stelle von der Dichtkontur abhebt, an der er zuvor schon dichtend angelegen hat.
• Der wenigstens eine Klappenflügel ist vorzugsweise sehr massearm, um die Massenträgheitskräfte gering zu halten, aber trotz seiner Elastizität dennoch robust gestaltet. In bevorzugter Ausführungsform ist der Klappenflügel sehr dünn und besteht aus einem federelastischen Material, beispielsweise einem Kunststoff oder einem CFK-Werkstoff (kohlenfaserverstärkter Kunststoff), wobei der Klappenflügel zumindest im Bereich seiner mit der Dichtkontur zusammenwirkenden Dichtfläche oder auf seiner gesamten Außenfläche gegebenenfalls mit einer verschleißfesten Beschichtung versehen sein kann. Denkbar ist auch, den Klappenflügel aus Metall herzustellen, das bei einer entsprechend geringen Dicke des Klappenflügels ausreichend elastisch ist, damit der Klappenflügel beim Anlegen an die Dichtkontur in gewünschter Weise verformt wird.
• Weiterhin wird ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung bevorzugt, bei dem bei in Öffnungsstellung verlagertem Klappenflügel die Dichtkontur und der Klappenflügel unterschiedliche geometrische Formen aufweisen. Nach einer ersten Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass der Klappenflügel in der Öffnungsstellung die Form einer flachen, ebenen Scheibe aufweist, während die Dichtkontur von einer Anlagefläche gebildet ist, die eine von einer Ebene abweichende Form, vorzugsweise eine Krümmung aufweist. In der Schließstellung weist der flache, an der gekrümmten Anlagefläche flächig anliegende Klappenflügel eine entsprechende Krümmung auf. Nach einer zweiten Ausführungsvariante weist der Klappenflügel in der Öffnungsstellung eine Krümmung auf, während die die Dichtkontur bildende Anlagefläche eben ausgebildet ist. Das bedeutet, das der Klappenflügel in der Schließstellung durch die Anlage an die Anlagefläche so gebogen wird, dass er eine flache Form aufweist. Andere Formen für den Klappenflügel und die Dichtkontur beziehungsweise die Anlagefläche sind möglich.
• Sofern der mindestens eine Klappenflügel oder die Anlagefläche gekrümmt ausgebildet ist, weist die Krümmung vorzugsweise einen stetigen Verlauf auf, das heißt, der Klappenflügel oder die Anlagefläche weisen in keinem Fall eine Wellenform auf. Vielmehr ist die Krümmung in Bezug auf die Strömungsrichtung des im Strömungskanal vorgesehen Mediums konvex oder konkav ausgebildet.
• Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der Vorrichtung weist die Klappe zwei diametral, also gegenüber liegend angeordnete, vorzugsweise identisch ausgebildete Klappenflügel auf, die mit jeweils einer Dichtkontur zusammenwirken. Bei dieser Ausführungsform können der jeweilige Klappenflügel und die zugehörige Dichtkontur - bei in Öffnungsstellung verlagertem Klappenflügel betrachtet - gleiche geometrische Formen aufweisen, nämlich vorzugsweise flach beziehungsweise eben. Um sicherzustellen, dass auch bei dieser Ausgestaltung jeweils ein in Bezug auf die Klappenwelle radial außenliegender Bereich der Klappenflügel als erstes in Anlage mit der jeweiligen Dichtkontur gelangt, müssen die beiden zumindest im Wesentlichen parallel zueinander verlaufenden Dichtkonturen in einem Abstand voneinander angeordnet sein, der größer als die Dicke der Klappenflügel ist. Kleine Undichtigkeiten im Bereich der Klappenwelle werden dabei bewusst in Kauf genommen.
• Bevorzugt wird auch eine Ausführungsbeispiel der Vorrichtung, das sich dadurch auszeichnet, dass die Anlagefläche an der. Innenumfangsfläche des Strömungskanals ausgebildet ist. Im Zusammenhang mit Brennkraftmaschinen kann der Strömungskanal beispielsweise von einem Saugrohr gebildet sein, das häufig aus Aluminium hergestellt ist. Die Anlagefläche für einen Klappenflügel kann hier entweder in die Innenumfangsfläche des Strömungskanals eingeformt oder mittels eines spanabtragenden Bearbeitungsverfahren herausgearbeitet sein. Denkbar ist auch, den Strömungskanal aus Kunststoff herzustellen beziehungsweise in einem aus Kunststoff bestehenden Gehäuse auszubilden. Andere Ausführungsformen zur Realisierung der Anlagefläche im Strömungskanal, beispielsweise mittels spezieller Einlegeteile, sind möglich.
• Weiterhin wird ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung bevorzugt, bei dem der Anlagebereich zwischen Klappenflügel und Dichtkontur frei von Dichtmitteln ist. Um den Strömungskanal mittels der Klappe dicht zu verschließen sind also keine zusätzlichen elastischen, verschleißbehaftende Dichtungen erforderlich, so dass auch nach längerem Einsatz der Vorrichtung ein dichtes Verschließen des Strömungskanals gewährleistet werden kann.
• Schließlich wird ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass der Klappenflügel so gestaltet ist, dass bei einem vorgebbaren Druck des im Strömungskanal befindlichen Mediums die bei in Schließstellung angeordnetem Klappenflügel auf die Dichtkontur wirkende Flächenpressung auf der gesamten Dichtkontur im Wesentlichen gleich groß ist. Dadurch kann sichergestellt werden, dass bei einer Klappe mit zwei Klappenflügeln, von denen einer in der Schließstellung der Klappe durch das im Strömungskanal befindliche Medium in Richtung der Öffnungsstellung druckbeaufschlagt und der andere Klappenflügel gegen die Dichtkontur gepresst wird, bis zu einer definierten Druckdifferenz dicht ist. Vorteilhaft ist hierbei, dass das auf die Klappenwelle aufzubringende Drehmoment zum Verformen des wenigstens einen Klappenflügels beim Anlegen an die Dichtkontur so klein wie möglich ist.
• Die oben beschriebene Vorrichtung ist sowohl im Zusammenhang mit gasführenden, insbesondere luftführenden, Kanälen als auch mit flüssigkeitsführenden Kanälen einsetzbar.
• Weitere vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Vorrichtung ergeben sich aus Kombinationen der in den Unteransprüchen genannten Merkmale.
• Zur Lösung der Aufgabe wird auch eine schwenkbare Absperr- und/oder Drosselklappe mit den Merkmalen des Anspruchs 16 vorgeschlagen, die sich dadurch auszeichnet, dass deren wenigstens einer Klappenflügel federelastisch ausgebildet ist, damit er sich in der Schließstellung zum dichtenden Verschließen des Strömungskanals an die Dichtkontur anschmiegen kann.
• Die Klappe kann ausschließlich als Absperrklappe eingesetzt werden, das heißt, sie wird nur zwischen einer Öffnungsstellung, in der sie den Strömungskanal freigibt, und einer Schließstellung, in der der Strömungskanal vollständig abgesperrt ist, verschwenkt. Bei einer anderen Ausführungsvariante wird sie als Absperr- und Drosselklappe eingesetzt, das heißt, sie wird also auch in mindestens eine zwischen der Öffnungsstellung und der Schließstellung liegende Zwischenstellung verschwenkt. Selbstverständlich ist die erfindungsgemäße Klappe auch als reine Drosselklappe verwendbar, die zur variablen Veränderung des Strömungsquerschnitts des Strömungskanals eingesetzt wird.
• In bevorzugter Ausführungsform ist der mindestens eine Klappenflügel der Absperr- und/oder Drosselklappe einstückig ausgebildet, was dessen Herstellung vereinfacht. Bei dieser Ausgestaltung können der mindestens eine Klappenflügel und die Klappenwelle auch einteilig ausgebildet sein.
• Bezüglich der weiteren Ausgestaltungsmöglichkeiten der Absperr- und/oder Drosselklappe wird auf die Ansprüche 1 bis 15 sowie auf die obenstehende Beschreibung verwiesen. Demnach ergeben sich vorteilhafte Ausführungsformen der Absperr- und/oder Drosselklappe auch aus Kombinationen der in den Ansprüchen 1 bis 15 genannten Merkmale.
• Zur Lösung der Aufgabe wird ferner ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 19 vorgeschlagen, das sich dadurch auszeichnet, dass das auf die Klappenwelle aufzubringende Drehmoment, um den wenigstens einen elastisch ausgebildeten Klappenflügel in der Schließstellung flächig/dichtend an die Dichtkontur anzulegen, so groß ist, dass beim Anlegen des Klappenflügels an die Dichtkontur der Klappenflügel dabei so verformt wird, dass er im Wesentlichen vollständig an der Dichtkontur anliegt, und dass die Klappenwelle während des gesamten Absperrvorgangs mit dem Drehmoment beaufschlagt wird, um den Klappenflügel in der dichtenden Anlage mit der Dichtkontur zu halten. Dadurch kann zumindest bis zu einem bestimmten Mediumdruck im Strömungskanal eine Spaltbildung zwischen Klappenflügel und Dichtkontur verhindert werden.
• Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
• Fig. 1 bis 3 jeweils eine Prinzipskizze eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei deren in einem Strömungskanal angeordnete Klappe in jeweils unterschiedlichen Schwenkstellungen dargestellt ist,
• Fig. 4 eine Prinzipskizze der Vorrichtung gemäß den Fig. 1 bis 3, deren mit zwei Klappenflügel versehene Klappenwelle eine Lagetoleranz aufweist und
• Fig. 5 einen in Fig. 4 mit "X" gekennzeichneten Ausschnitt im vergrößertem Maßstab.
• Die im Folgenden anhand der Fig. 1 bis 5 beschriebene Vorrichtung 1 ist allgemein zum Verschließen eines von einem flüssigen oder gasförmigen Medium durchströmbaren Strömungskanals 3 einsetzbar. Rein beispielhaft wird hier davon ausgegangen, dass es sich um einen Luftansaugkanal 5 einer Brennkraftmaschine handelt. Der Luftansaugkanal 5 weist - in Strömungsrichtung 6 der Luft gesehen - einen vorzugsweise kreisrunden Querschnitt auf, kann jedoch beispielsweise auch rechteckförmig ausgebildet sein.
• Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung einen Ausschnitt eines Ausführungsbeispiels der Vorrichtung 1, die eine im Luftansaugkanal 5 angeordnete Absperrklappe 7 umfasst. Die Absperrklappe 7 besteht hier aus einer um eine Achse 9 schwenkbaren Klappenwelle 11, an der zwei Klappenflügel 13 und 15 angebracht sind. Die Achse 9 ist in der Mitte des Luftansaugkanals 5 angeordnet und verläuft quer zur Strömungsrichtung 6 der Luft.
• Die identisch ausgebildeten Klappenflügel 13, 15 sind am Umfang der Klappenwelle 11 in einem Abstand von 180° angeordnet und verlaufen senkrecht zur Achse 9. Die Klappenflügel 13, 15 sind federelastisch ausgebildet, das heißt, sie sind reversibel verformbar, worauf im Folgenden noch näher eingegangen wird. Um möglichst ein geringes Gewicht der Klappenflügel 13, 15 zu realisieren, werden diese vorzugsweise aus Kunststoff oder einem CFK-Werkstoff hergestellt. Selbstverständlich ist es auch möglich, die Klappenflügel 13, 15 aus Metall oder einem sonstigen Material, das die gewünschten Elastizitätseigenschaften aufweist, zu fertigen.
• In Fig. 1 ist die schwenkbare Absperrklappe 7 in einer vollständigen Öffnungsstellung angeordnet, in der der freie Strömungsquerschnitt des Luftansaugkanals 5 am größten ist. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, sind die sehr dünnen, scheibenförmigen Klappenflügel 13, 15 in der Öffnungsstellung eben ausgebildet. Mittels einer in den Figuren nicht dargestellten Antriebseinrichtung ist die Absperrklappe 7 in eine in Fig. 3 dargestellte vollständige Schließstellung schwenkbar, in der der Luftansaugkanal 5 vollständig abgesperrt ist.
• Im Luftansaugkanal 5 ist für jeden der Klappenflügel 13, 15 jeweils eine Dichtkontur 17 beziehungsweise 19 vorgesehen, die von gekrümmten Anlageflächen 21 und 23 gebildet sind. Die Anlageflächen 21, 23 weisen ein krümmungsstetiges Profil auf und sind so gegenüber einander angeordnet, dass sich - in Längserstreckung der Klappenwelle 11 gesehen - ein leicht S- förmiger Verlauf ergibt. Dabei ist die Anlagefläche 21 - in Strömungsrichtung 6 gesehen - konvex und die Anlagefläche 23 konkav gekrümmt. Die hier unter einem Winkel von in etwa 45° zur Strömungsrichtung 6 verlaufenden Anlageflächen 21, 23 sind bei diesem Ausführungsbeispiel an der Innenumfangsfläche 25 des Luftansaugkanals 5 ausgebildet. Der Luftansaugkanal 5 besteht beispielsweise aus Aluminium oder aus Kunststoff.
• Zum Verschließen des Luftansaugkanals 5 wird die Absperrklappe 7 ausgehend von ihrer Öffnungsstellung (Fig. 1) in ihre Schließstellung (Fig. 3) im Uhrzeigersinn verschwenkt. Hierzu wird die Klappenwelle 11 mittels der Antriebseinrichtung mit einem Drehmoment beaufschlagt. Da die federelastisch ausgebildeten Klappenflügel 13, 15 eben und die Anlageflächen 21, 23 gekrümmt ausgebildet sind, schlägt nicht die gesamte, randbereichseitig liegende Dichtfläche der Absperrklappe 7 gleichzeitig auf die Dichtkonturen 17, 19 beziehungsweise die Anlageflächen 21, 23 auf, sondern der Kontakt findet zeitlich versetzt statt. Die Krümmung der Anlageflächen 21, 23 ist so gewählt, dass - ausgehend von der Öffnungsstellung - nach einem Schwenken der Absperrklappe 7 um einen Winkel γ im Uhrzeigersinn, der hier circa 45° beträgt, zunächst nur die freien Klappenflügelenden 27 und 29 in Berührung mit den Dichtkonturen 17, 19 kommen, wie in Fig. 2 abgebildet. Durch ein Weiterschwenken der Klappenwelle 11 verformen sich die elastischen Klappenflügel 13, 15 sukzessive von ihrem radial außenliegenden Endbereich nach innen in Richtung zur Klappenwelle 11 unter Anlage an die Dichtkonturen 17, 19. Nach einem Verschwenken der Klappenwelle 11 um einen Winkel α liegen die Klappenflügel 13, 15 vollständig an den Dichtkonturen 17, 19 an, so dass der Luftansaugkanal 5 vollständig abgesperrt ist, wie in Fig. 3 gezeigt.
• Wie aus Fig. 3 ersichtlich, schließt der in dieser Darstellung untere Klappenflügel 15 in Strömungsrichtung 6 der Luft, während der obere Klappenflügel 13 entgegen der Strömungsrichtung 6 schließt. Das bedeutet, dass die sich nach dem Verschließen des Luftansaukanals 5 aufbauende Druckdifferenz im Luftansaugkanal 5 den unteren Klappenflügel 15 an die Dichtkontur 19 andrückt, so dass ein dichtes Verschließen des Luftansaugkanals 5 an dieser Stelle ohne weiteres gewährleistet werden kann, während der obere Klappenflügel 13 mit einer Kraft beaufschlagt, die von der Dichtkontur 17 weggerichtet ist. Aufgrund der federelastischen Eigenschaften der Klappenflügel 13, 15 und des Drehmoments, mit dem die Absperrklappe 7 auch nach Erreichen der Schließstellung weiterhin beaufschlagt wird, kann jedoch ein Abheben des Klappenflügels 13 von der Dichtkontur 17 bis zu einer definierten Druckdifferenz mit hoher Sicherheit ausgeschlossen werden. Da sich die Klappenflügel 13, 15 aufgrund ihrer elastischen Eigenschaften an die Dichtkonturen 17, 19 quasi anschmiegen, wodurch eine vollflächige Anlage der Dichtflächen der Klappenflügel 13, 15 an den Dichtkonturen 17, 19 und somit ein dichtendes Verschließen des Luftansaukanals 5 gewährleistet werden kann, führen auch zumindest kleinere Bauteiltoleranzen nicht zu einem Auseinanderklaffen zwischen den Klappenflügeln 13, 15 und der jeweiligen Dichtkontur 17 beziehungsweise 19.
• Wichtig ist, dass die erste Anlage der Klappenflügel 13, 15 an den Dichtkonturen 17, 19 nie in der Nähe der Klappenwelle 11 erfolgt, sondern in einem von der Klappenwelle 11 in radialer Richtung beabstandeten Bereich. Dies wird bei dem in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiel dadurch erreicht, dass die Klappenflügel 13, 15 und die Dichtkonturen 17, 19 unterschiedliche geometrische Formen aufweisen.
• Festzuhalten bleibt, dass zum dichtenden Verschließen des Luftansaugkanals 5 keine separaten Dichtmittel, die üblicherweise aus Weichstoffen bestehen, zwischen den Klappenflügeln 13, 15 und den Dichtkonturen 17, 19 benötigt werden. Die Klappenflügel 13, 15 liegen unmittelbar an den Dichtkonturen 17, 19 an. Dies führt aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Absperrklappe 7 auch bei häufigem und schnellem Verschließen des Luftansaugkanals 5 nicht zu Undichtigkeiten in Folge von Verschleiß.
• Wenn die Absperrklappe 7 aus ihrer Schließstellung (Fig. 3) wieder in die Öffnungsstellung zurückgeschwenkt wird, formen sich die Klappenflügel 13, 15 aufgrund ihrer federelastischen Eigenschaften selbstständig in ihre ebene Ausgangsform (Fig. 1) zurück.
• Beim Anlegen der Klappenflügel 13, 15 an die Dichtkonturen 17, 19 findet aufgrund der Biegung der Klappenflügel 13, 15 eine kleine Relativbewegung zwischen diesen und der jeweiligen Dichtkontur 17 beziehungsweise 19 statt. Bei einer entsprechenden Materialauswahl für die Klappenflügel 13, 15 und den Luftansaugkanal 5 kann diese Relativbewegung zu einem quasi Einschleifen der Kontakt-/Dichtfläche zwischen Klappenflügel 13, 15 und Dichtkonturen 17, 19 führen, wodurch die Dichtwirkung weiter verbessert und ein Anhaften von Verschmutzungen verhindert wird.
• In Fig. 4 ist die Absperrklappe 7 der anhand der Fig. 1 bis 3 beschriebenen Vorrichtung 1 in Schließstellung dargestellt, wobei deren Klappenwelle 11 eine Lagetoleranz δ aufweist. Die Lagetoleranz δ führt dazu, dass bei einem Schwenkwinkel β der Klappenwelle 11 bereits ein Klappenflügel nahezu vollständig an der Dichtkontur anliegt, während zwischen dem anderen Klappenflügel und seiner zugeordneten Dichtkontur ein konvergierender Spalt bestehen bleibt, wie aus Fig. 5 ersichtlich, die einen in Fig. 4 mit gestrichelter Linie gekennzeichneten Bereich X im vergrößertem Maßstab zeigt.
• Der Schwenkwinkel β, um den die Klappenwelle 11 bei einer Lagetoleranz δ ausgehend von ihrer vollständigen Öffnungsstellung in die Schließstellung verschwenkt werden kann, ist gegenüber dem Schwenkwinkel α ohne Lagetoleranz der Klappenwelle 11 kleiner.
• In Fig. 5 ist zu erkennen, dass der unteren Klappenflügel 15 im Wesentlichen vollständig an die Dichtkontur 19 beziehungsweise die Anlagefläche 23 angeschmiegt ist, das heißt, der Klappenflügel 15 liegt mit der in seinem Randbereich angeordneten Dichtfläche nahezu vollständig an der Anlagefläche 23 dichtend an. Aufgrund des Versatzes der Klappenwelle 11 liegt der obere Klappenflügel 13 nicht vollständig an der Dichtkontur 17 beziehungsweise der Anlagefläche 21 an. Vielmehr besteht zwischen Klappenflügel 13 und Anlagefläche 21 ein sich über eine Länge L erstreckender Spalt s, der ausgehend vom Ansatz des Klappenflügels 13 am Außenumfang der Klappenwelle 11, wo er am größten ist, in Richtung des radial außenliegenden Endes der Klappenflügels 13 konvergiert. Der Spalt s ist insbesondere aufgrund der erfindungsgemäßen reversiblen Verformbarkeit der Klappenflügel und weil die Klappenflügel immer nur mit einem von der Klappenwelle 11 in einem radialen Abstand befindlichen Bereich als erstes an die Dichtkonturen anschlagen nur sehr klein, so dass auch bei einer Lagetoleranz δ der Klappenwelle 11 eine gegenüber bekannten Absperrklappen verbesserte Abdichtung gewährleistet werden kann.
• Allen Ausführungsvarianten der Vorrichtung 1 ist gemeinsam, dass die mindestens einflüglige, vorzugsweise zweiflüglige Absperrklappe 7 in der Schließstellung verspannt wird, was zu einem Anschmiegen des wenigstens einen elastischen Klappenflügels an die Dichtkontur im Strömungskanal und somit zu einem dichtenden Verschließen desselben führt.

Claims (19)

1. Vorrichtung (1) zum Verschließen eines Strömungskanals (3), insbesondere Absperr- und/oder Drosselventil, mit einer mittels einer Klappenwelle (11) zwischen einer Öffnungsstellung und einer Schließstellung schwenkbaren Klappe (7), die wenigstens einen Klappenflügel (13, 15) aufweist, der in der Schließstellung an einer im Strömungskanal (3) vorgesehenen Dichtkontur (17, 19) anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass der Klappenflügel (13, 15) elastisch ausgebildet und die Dichtkontur (17, 19) beziehungsweise der Klappenflügel (13, 15) derart gestaltet ist, dass beim Anlegen des Klappenflügels (13, 15) an die Dichtkontur (17, 19) zunächst ein von der Klappenwelle (11) in radialer Richtung beabstandeter Bereich des Klappenflügels zur Anlage an die Dichtkontur (17, 19) gelangt und dass beim Weiterschwenken der Klappenwelle (11) der Klappenflügel (13, 15) sich soweit verformt, dass er im Wesentlichen vollständig an der Dichtkontur (17, 19) anliegt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst das freie Klappenflügelende (27, 29) zur Anlage an die Dichtkontur (17, 19) gelangt, und dass der Klappenflügel (13, 15) durch Verformung sich ausgehend von seinem radial außenliegenden Ende (27, 29) nach innen in Richtung auf die Klappenwelle (11) im Wesentlichen vollständig an die Dichtkontur (17, 19) anlegt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Klappenflügel (13, 15) aus einem federelastischen Material besteht.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei in Öffnungsstellung verlagertem Klappenflügel (13, 15) die Dichtkontur (17, 19) und der Klappenflügel (13, 15) gleiche oder unterschiedliche geometrische Formen aufweisen.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Klappenflügel (13, 15) in der Öffnungsstellung die Form einer flachen, ebenen Scheibe aufweist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Querschnitt gesehen, der Klappenflügel (13, 15) in der Öffnungsstellung mindestens eine Krümmung aufweist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtkontur (17, 19) von einer Anlagefläche (21, 23) gebildet ist, die eine von einer Ebene abweichende Form aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlagefläche (21, 23) gekrümmt ausgebildet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlagefläche eben ausgebildet ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlagefläche (21, 23) an der Innenumfangsfläche (25) des Strömungskanals (3) ausgebildet ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Anlagebereich zwischen Klappenflügel (13, 15) und Dichtkontur (17, 19) frei von Dichtmitteln ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Klappenflügel (13, 15) so gestaltet ist, dass bei einer vorgebbaren Druckdifferenz (Δp_max) des im Strömungskanal (3) befindlichen Mediums über dem Klappenflügel die bei in Schließstellung angeordnetem Klappenflügel (13, 15) auf die Dichtkontur (17, 19) wirkende Flächenpressung auf der gesamten Dichtkontur (17, 19) im Wesentlichen gleich groß ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Klappe (7) zwei diametral angeordnete Klappenflügel (13, 15) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 aufweist, die mit jeweils einer Dichtkontur (17, 19) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 zusammenwirken.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Dichtkonturen (17, 19) zumindest im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen und in einem Abstand (b) voneinander angeordnet sind, der größer als die Dicke (a) der Klappenflügel (13, 15) ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal (3) ein Luftkanal, insbesondere Luftansaugkanal (5), einer Brennkraftmaschine ist.

16. Schwenkbare Absperr- und/oder Drosselklappe (7), mit wenigstens einem Klappenflügel (13, 15), der in einer Schließstellung an einer in einem Strömungskanal (3) vorgesehenen Dichtkontur (17, 19) anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass der Klappenflügel (13, 15) federelastisch ausgebildet ist.

17. Absperr- und/oder Drosselklappe nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Klappenflügel (13, 15) einstückig ausgebildet ist.

18. Absperr- und/oder Drosselklappe nach Anspruch 16 oder 17, gekennzeichnet durch ihre Ausgestaltung und Funktion nach einem der Ansprüche 1 bis 15.

19. Verfahren zum Verschließen eines Strömungskanals (3) mittels einer Vorrichtung (1), insbesondere einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, die eine mittels einer Klappenwelle (11) zwischen einer Öffnungsstellung und einer Schließstellung schwenkbare Klappe (7) umfasst, wobei die Klappe (7) wenigstens einen Klappenflügel (13, 15) aufweist, der in der Schließstellung an einer im Strömungskanal (3) vorgesehenen Dichtkontur (17, 19) anliegt, und wobei zum vollständigen Absperren des Strömungskanals (3) die Klappenwelle (11) mit einem Drehmoment beaufschlagt wird dadurch gekennzeichnet, dass das Drehmoment so groß ist, dass beim Anlegen des elastisch ausgebildeten Klappenflügels (13, 15) an die Dichtkontur (17, 19) der Klappenflügel (13, 15) dabei so verformt wird, dass er im Wesentlichen vollständig an der Dichtkontur (17, 19) anliegt, und dass die Klappenwelle (11) während des gesamten Absperrvorgangs mit dem Drehmoment beaufschlagt wird, um den Klappenflügel (13, 15) in der dichtenden Anlage mit der Dichtkontur (17, 19) zu halten.