DE2244552C3 - Drosselklappe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Drosselklappe, bei der sämtliche mit dem Medium in Berührung kommende metallische Flächen des Gehäuses, der Klappenscheibe, der Achsbolzen sowie deren Verbindungselemente mit der Klappenscheibe zum Schütze gegen Korrosion mit Kunststoff überzogen sind. Derartige Drosselklappen werden für chemisch affine Medien eingesetzt, die ω) übliche, aus Metall gefertigte Drosselklappen angreifen und korrodieren.

Aus der DE-AS 15 50 205 ist eine die vorstehende Gattung bestimmende Drosselscheibe bekannt, deren Gehäuse mit einer Kunststoffschicht ausgefüttert ist, >>"> und deren Klappenscheibe, die Wurzel der Achsbolzen sowie deren Verbindungselemente mit der Klappenscheibe jeweils mit Kunststoff überzogen sind. Als nachteilig wurde hierbei gefunden, daß die Achsbolzen bei der Montage der Klappenscheibe mit dieser zu verschrauben sind. Die Kunststoffüberzüge der einzelnen Elemente werden hierbei aufeinandergepreßt, grundsätzlich verbleiben jedoch zwischen den einzelnen Schichten Fugen, die trotz ihrer mechanischen Vorspannung eine sichere Abdichtung der vor dem Medium zu schützenden Metalloberflächen nicht gewährleisten.

Zur Vereinfachung der Erstellung von Drosselklappen ist aus der FR-PS 20 58 021 ein Gehäue bekannt, das zwei ringförmige, in axialer Richtung hintereinander angeordnete Teile aufweist, die zwischen sich den Sitzdichtungsring für die Klappenscheibe spannen. Konstruktive Schwierigkeiten ergeben sich hier jedoch dadurch, daß die Lager der Achsbolzen im Bereiche einander überlappender Gehäuseteile angeordnet sind Nicht nur die Erstellung der Gehäuseteile, auch die Montage der Klappenscheibe und, im Falle von Instandsetzungsarbeiten, deren Demontage, werden hierdurch erschwert, auch wenn nur der stützende Achsbolzen mit der Klappenscheibe durch Verstiften fest verbunden ist.

Zur Erleichterang sowohl der Montage als auch, gegebenenfalls, der Demontage einer mit Achsbolzen fest verbundenen Klappenscheibe ist durch die US-PS 36 42 247 eine Drosselklappe offenbart, deren Gehäuse fest gelagert eine Antriebswelle enthält, die mit einem Schlitz zum formschlüssigen Eingriff des antriebsseitigen Achsbolzens ausgestattet ist. Hierdurch ist es möglich, in einer Vorzugsstellung die Klappenscheibe zunächst schräg so anzusetzen, daß der antriebsseitige Achsbolzen in den Schlitz der Antriebswelle eingreift, und dann durch eine Schwenkbewegung die Klappe einzuschwenken. Hierbei sind jedoch gesonderte Gehäuseinnenteile erforderlich, um die Lager der Achsbolzen abzustützen. Diese Gehäuseinnenteile können als Ring ausgeführt sein, der entlang einer zur Achse der Achsbolzen normalen und die Achse der Drosselklappe aufweisenden Ebene geteilt ist, so daß seine die Lager aufweisenden Teile vor dem Einbau der Klappenscheibe über deren Achsbolzen schiebbar sind. Die Unterteilung kann aber auch innerhalb einer der Achse der Drosselklappe normalen Ebene erfolgen, so daß nach dem Ansetzen und Einschieben der Drosselklappe diese durch beidseitiges axiales Ansetzen von Stützringen fixiert wird. Als nachteilig stellt sich hierbei heraus, daß dieAchsbolzen mit relativ geringer Länge ausgeführt werden müssen, so daß auch bei relativ großem Durchmesser derselben nur relativ geringe Stützkräfte aufgenommen werden können, so daß die Druckbelastung der Drosselklappe, insbesondere aber auch bei nur mäßiger Druckbelastung deren Durchmesser, begrenzt sind. Als unvorteilhaft stellt sich weiterhin heraus, daß die den Antrieb vermittelnde Welle in zwei formschlüssig miteinander in Eingriff stehende Teile, die Antriebswelle und den antriebsseitigen Achsbolzen, aufzuteilen ist, wobei bei strammem Eingriff der formschlüssigen Verbindung Montageschwierigkeiten und bei losem Eingriff toter Gang und erhöhter Verschleiß zu befürchten sind.

Grundsätzlich ist es aus der US-PS 36 01 360 bekannt, Klappenscheiben durch schräges Ansetzen zunächst einseitig in ein Gehäuse einzuführen und sie dann durch eine Kippbewegung in Arbeitsstellung zu bringen. Nach der US-PS 36 01 360 wird diese Vereinfachung des Einbaues erreicht, indem der der Antriebsseite gegenüberliegende stützende Achsbolzen kugelförmig ausgeführt ist oder aber durch ein mehrwertiges, kugelförmig

ausgebildetes Lager mit einem besonderen Stützbolzen verbunden ist Derartige, kugelzonenartige Achsbolzen und deren Lager sind schwierig und damit aufwendig zu fertigen, und die Lagerflächen sind unerwünscht und die Belastung begrenzend klein. Zwar läßt sich der antriebsseitige Achsbolzen aus seinem formschlüssigen Eingriff lösen und axial bis zur Freigabe der Klappenscheibe ausziehen, an die Fertigungstoleranzen sind aber insbesondere bei größeren, hochbelastbaren Drosselklappen hohe Anforderungen zu stellen. Wie bei den beiden vorstehend behandelten Drosselklappen sind auch hie; keine Maßnahmen zum Korrosionsschutz durch Kunststoffabdeckung gezeigt

Die Erfindung geht von der Aufgabe aas, Drosselklappen der bezeichneten Gattung zu schaffen, die bei einfachem, mit geringem Aufwände zu erzielenden Aufbau und der für die Vereinfachung der Montage sowie Inspektion gewünschten Zerlegbarkeit starke Kräfte mit nur vernachlässigbaren Verformungen und Verschleiß von der Klappenscheibe auf das Gehäuse zu übertragen vermögen, so daß auch bei hoher Druckbelastung große Nennweiten erstellbar sind.

Gelöst wird diese Aufgabe, indem das Gehäuse der Drosselklappe aus zwei von einem rohrförmigen Stützring aus Metall umgebenen, in Axialrichtung hintereinander angeordneten Ringen aus formbeständigem Kunststoff besteht, die gegen einen dazwischen liegenden Sitzdichtungsring gespannt sind, und indem die Achsbolzen in axial nach außen ausziehbaren Kunststoffbuchsen geführt sind, welche den Stützring und einen der beiden Kunststoffringe durchdringen. Durch die Verwendung von an sich bereits bekannten, ?n Axialrichtung hintereinander angeordneten und gegen einen dazwischen liegenden Sitzdichtungsring gespannten Ringen wird ein einfacher Aufbau des Gehäuses erreicht, das durch Ausbildung dieser Ringe aus formbeständigem Kunststoff auch bei chemisch affinen Medien keine Korrosion gestattet. Die Ringe werden durch den rohrförmigen Stützring sowohl gehalten und zentriert als auch versteift, und die auf die Klappenscheibe einwirkenden Kräfte werden durch den Stützring durchdringende Kunststoffbuchsen abgefangen, so daß sich die gewünschte hohe Belastbarkeit ergibt. Die nach außen ausziehbaren Kunststoffbuchsen erleichtern die Wartung, Montage sowie gegebenenfalls Zerlegung der Drosselklappe, wobei der einfache Aufbau durch Durchdringen nur eines der Ringe gesichert ist.

Die Abstützung der Buchsen wird weiterhin verbessert, indem der Stützring rohrförmige Ansätze zur Aufnahme und Befestigung dieser Kunststoffbuchsen aufweist. Die Zerlegbarkeit der Drosselklappe unter Sicherung der Kunststoffabdeckung der vom Medium bestrichenen Teile derselben wird begünstigt, indem mindestens einer der Achsbolzen in die zugeordneten Verbindungsmittel an der Klappenscheibe axial einschiebbar ist, indem die ihn aufnehmende öffnung mindestens an ihrem freien Ende eine hohlzylinderförmige Erweiterung aufweist, bis auf deren Mantelflächen sich der fugenlose Kunststoffüberzug der Klappenschei- w> be erstreckt, indem zwischen dem Außenmantel der zugeordneten Buchse und dem die Erweiterung auskleidenden Teilbereich des Kunststoffüberzuges eine Dichtung vorgesehen ist, und indem die gegenüberliegende Buchse mit einer solchen Wandstärke ausgeführt ι., ist, daß deren Außendurchmesser einer zu deren Aufnahme vorgesehene Sitzbohrung bedingt, die nach der Entnahme der Buchse und Freigabe des gegenüberliegenden Endes der KJappenscheibe ein Verkanten des Achsbolzens zuläßt, bis die KJappenscheibe schräg nach außen steht und frei über die Ebene der diesseitigen Gehäuse-Stirnwand weist Die Belastbarkeit der Drosselklappe wird weiter gesteigert indem der antriebsseitige Achsbolzen mit der Klappenscheibe fest verbunden ist

Im einzelnen sind die Merkmale der Erfindung an Hand der Beschreibung eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit dieses darstellenden Zeichnungen erläutert Es zeigen hierbei

F i g. 1 eine im Bereich der Achsbolzen und deren Lagerung geschnitten dargestellte Ansicht einer Drosselklappe und

Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie H-II der Fig. 1.

In den Figuren ist eine Drosselklappe dargestellt, deren Gehäuse 1 zwei in Axialrichtung hintereinander angeordnete Ringe 2,3 aus formbeständigem Kunststoff aufweist Die Ringe 2 und 3 schließen zwischen sich vorgespannt einen elastischen Sitzdichtungsring 5 ein, welcher die Ringe 2 und 3 gegeneinander abdichtet und in der Schließstellung der Klappenscheibe 4 sich dichtend gegen deren Rand legt Die aus Kunststoff bestehenden und durch den Sitzdichtungsring 5 gegeneinander abgedichteten Ringe 2 und 3 bestehen aus Kunststoff und sind daher auch gegen chemisch affine Medien beständig. Die Klappenscheibe 4 weist einen Körper 6 aus Metall auf, der durch Rippen 7 versteift und durch einen fugenlosen Kunststoffüberzug 8 gegen Angriffe chemisch affiner Medien geschützt ist. Das Gehäuse 1 weist weiter einen aus Metall bestehenden, die Ringe 2 und 3 fest umfangenden Stützring 9 auf, der einerseits das Gehäuse 1 gegen mechanische Verformungen abstützt und andererseits rohrförmige Ansätze 10 und 11 aufweist, in denen die Kunststoffbuchsen 12 und 13 zur Lagerung der Klappenscheibe 4 festgehalten sind.

Die Buchsen 12 und 13 sind aus mechanisch hochbelastbarem sowie chemisch resistentem Kunststoff gefertigt und durchdringen jeweils eine Bohrung des Ringes 2 des Gehäuses 1. Im Bereiche dieser Bohrung sind sie mit Dichtungen 14 bzw. 15 ausgestattet, welche die jeweilige Kunststoffbuchse 12 bzw. 13 gegen das Gehäuse 1 sicher abdichten. Die Kunststoffbuchse 12 umfaßt den Achsbolzen 16, dessen freies Ende zum Angriff der Verstellvorrichtung der Drosselklappe vorgesehen ist. Das innere Ende des Achsbolzens 16 ist fest in eine öffnung des Haltebockes 18 der Klappenscheibe 4 eingepreßt und in dieser sicher, unnachgiebig und verdrehungsfest durch Stifte 19 verbunden. Der fugenlose Kunststoffüberzug 8 der Klappenscheibe 4 erstreckt sich auch über den Haltebock 18 und die Stirnflächen der Stifte 19 sowie rohrmantelförmig über einen als Dichtungssitz ausgebildeten Schaftbereich des Achsbolzens 16. Diesem Dichtungsring 20 gegenüber ist in eine Nut der Buchse 12 ein Dichtungsring 21 eingelegt, der den Lagerbereich der Buchse sicher abdichtet und gegen das die Drosselklappe passierende Medium schützt.

Auf der gegenüberliegenden Seite der Klappenscheibe 4 ist in eine öffnung 22 eines Haltebockes 23 ein Achsbolzen 24 eingeschoben, der in der Kunststoffbuchse 13 gelagert ist. Die öffnung 22 des Haltebockes 23 ist mit einer zu seiner Stirnfläche hin geöffneten hohlzylinderförmigen Erweiterung 25 ausgestattet, in die sich als Mantel 26 der Kunststoffüberzug 8 fugenlos erstreckt und damit einen Dichtungssitz für den in einer

Nut der Buchse 13 angeordneten Dichtungsring 27 bildet. Während die Dichtung 15 die Fuge zwischen der Kunststoffbuchse 13 und dem Ring 2 des Gehäuses 1 abdichtet, sichert der Dichtungsring 27 die öffnung 22 der Klappenscheibe 4 und den Achsbolzen 24 vor dem Angriff aggressiver Medien und schützt damit gleichzeitig die der Antriebsseite gegenüberliegende Lagerung der Klappenscheibe.

Die Drosselklappe zeigt sich als äußerst starr und belastungsfähig: Die Achsbolzen 16 und 24 werden in den zugeordneten Kunststoffbuchsen 12 und 13 jeweils direkt mit ihrer Metalloberfläche getragen. Toter Gang des Antriebes sowie eventuelles Spiel des durch die Antriebsvorrichtung stärker belasteten Achsbolzens 14 im Haltebock 18 werden durch die äußerst feste und mechanisch starre Verbindung ausgeschlossen, die vor der Beschichtung der Klappenscheibe 4 erstellt ist. Die auf die Kunststoffbuchsen 12 und 13 durch die Achsbolzen übertragenen Stützkräfte werden im wesentlichen nicht vom aus Kunststoff bestehenden Ring 2 des Gehäuses 1 übernommen, sondern auf den Stützring 9 übertragen. Die feste Abstützung der Kunststoffbuchsen durch die rohrförmigen Ansätze 10 und 11 erlaubt, die Kunststoffbuchsen verhältnismäßig lang auszubilden so daß die Lagerbelastung gering bleibt.

Der Aufbau der Drosselklappe erweist sich als einfach, und insbesondere werden mit nur vier Dichtungen sowohl eine einwandfreie Abdichtung der Lagerflächen als auch ein sicherer Schutz der unbeschichtet gebliebenen Teile der Lagerung der Klappenscheibe erreicht. Die Herstellung der Drosselklappe ist dadurch erleichtert, daß der Achsbolzen 16

bereits vor Aufbringen des Kunststoffüberzuges 8 mi der Klappenscheibe 4 verbunden wird und derei Kunststoffüberzug dann in einem einzigen Arbeitsvor gange aufgebracht wird. Der Verzicht auf in axiale Richtung wirksame Dichtungen erlaubt größere Her Stellungstoleranzen und erleichtert sowohl die Montag« als auch Inspektions- oder Wartungsarbeiten. Di< Montage sowie Zerlegung und Zusammenbau füi Inspektions- oder Wartungszwecke sind einfach durch zuführen: Nach Abnehmen der auf dem Bock 29 de! Stützringes 9 vorgesehenen Antriebsvorrichtung sowu des Lagerdeckels 30 lassen sich die Kunststoffbuchser 12 und 13 sowie der Achsbolzen 24 jeweils axial nacl außen abziehen. Der Bereich des Haltebockes 23 dei Klappenscheibe 4 läßt sich, da der Achsbolzen 16 in rohrförmigen Ansatz 10 nunmehr verschwenkbar ist durch eine Kippbewegung so weit anheben, daß di< Klappenscheibe 4 etwa tangential über den den Haltebock 18 gegenüberliegenden Bereich der Stirnflä chen des Ringes 3 und Stützringes 9 abziehbar ist. Sollet dagegen nur die Dichtungen inspiziert bzw. ausge tauscht werden, so genügt es, allein die Kunststoffbuch sen 12 und 13 abzuziehen, in deren Nuten dii Dichtungen 14 und 15 sowie die Dichtungsringe 21 um 27 untergebracht sind. Ein Ausbau der Drosselklapp« für diesen Dichtungstausch ist nicht erforderlich.

Die Erfindung erlaubt die Erstellung einfach ausgebil deter, infolge der Verwendung von Kunststoff füi chemisch affine Medien benutzbarer Drosselklappen die wegen der hochbelastbaren Abstützung dei Klappenscheibe für große Nennweiten und/oder hohl Drucke auslegbar sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Drosselklappe, bei der sämtliche mit dem Medium in Berührung kommende metallische Flächen des Gehäuses, der Klappenscheibe, der Achsbolzen sowie deren Verbindungselemente mit der Klappenscheibe zum Schütze gegen Korrosion mit Kunststoff überzogen sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse aus zwei von einem rohrförmigen Stützring (9) aus Metall umgebenen, in Axialrichtung hintereinander angeordneten Ringen (2, 3) aus formbeständigem Kunststoff besteht, die gegen einen dazwischen liegenden Sitzdichtungsring (5) gespannt sind, und daß die Achsbolzen (16, 24) in axial nach außen ausziehbaren Kunststoffbuchsen (12, 13) geführt sind, welche den Stützring und einen der beiden Kunststoffringe durchdringen.

2. Drosselklappe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützring (9) rohrförmige Ansätze (10,11) zur Aufnahme und Befestigung der Kunststoffbuchsen (12,13) aufweist

3. Drosselklappe nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Achsbolzen (24) in die zugeordneten Verbindungsmittel an der Klappenscheibe (4) (Haltebock 23) axial einschiebbar ist, daß die ihn aufnehmende öffnung (22) mindestens an ihrem freien Ende eine hohlzylinderförmige Erweiterung (25) aufweist, bis auf deren Mantelfläche sich der fugenlose Kunststoffüberzug (8) der Klappenscheibe erstreckt, daß zwischen dem Außenmantel der zugeordneten Buchse (13) und dem die Erweiterung auskleidenden Teilbereich (Mantel 26) des Kunststoffüberzuges J5 eine Dichtung (27) vorgesehen ist, und daß die gegenüberliegende Buchse (12) mit einer solchen Wandstärke ausgeführt ist, daß deren Außendurchmesser eine zu deren Aufnahme vorgesehene Sitzbohrung (Rohrstutzen 10) bedingt, die nach der Entnahme der Buchse und Freigabe des gegenüberliegenden Endes der Klappenscheibe (4) ein Verkanten des Achsbolzens (16) zuläßt, bis die Klappenscheibe schräg nach außen steht und frei über die Ebene der diesseitigen Gehäuse-Stirnwand weist.

4. Drosselklappe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der antriehsseitige Achsbolzen (16) mit der Klappenscheibe (4) fest verbunden ist. w