BONANNO, Rosario (Am Schnittelberg 14, Bad Soden, 65812, DE)
| Ventil mit einer einen Gasstrom regelnden Klappe, bestehend aus einem Gehäuse mit einem Kanal für den Gasstrom, einer in dem Kanal angeordneten Klappe, wobei die Klappe an einer Welle derart angeordnet ist, dass die Welle senkrecht zur Längsachse des Kanals in dem Gehäuse gela¬ gert ist, die Klappe derart mittig durchdringt, dass die Klappe in einem Winkel zur Welle angeordnet ist und dass durch Rotation der Welle die Klappe zwischen zwei Endstellungen bewegbar ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Klappe (3) mit der Welle (4) einteilig ausgebildet ist und dass die Welle (4) im Zentrum der Klappe (3) einen verminderten Durchmesser besitzt . Ventil nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass sich der Durchmesser der Welle (4) in Richtung des Zentrums der Klappe (3) kontinuierlich vermindert. Ventil nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass sich der Durchmesser der Welle (4) in Richtung des Zentrums der Klappe (4) diskontinu¬ ierlich vermindert. Ventil nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der ver¬ minderte Durchmesser der Welle (4) im Bereich des Zentrums der Klappe (3) konstant ist. Ventil nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der verminderte Durchmesser der Welle (4) der Dicke der Klappe (3) entspricht. |
Ventil mit einer einen Gasstrom regelnden Klappe Gegenstand der Erfindung ist ein Ventil mit einer einen Gas ¬ strom regelnden Klappe, bestehend aus einem Gehäuse mit einem Kanal für den Gasstrom, einer in dem Kanal angeordneten Klappe, wobei die Klappe an einer Welle derart angeordnet ist, dass die Welle senkrecht zur Längsachse des Kanals in dem Ge- häuse gelagert ist, die Klappe derart mittig durchdringt, dass die Klappe in einem Winkel zur Welle angeordnet ist und dass durch Rotation der Welle die Klappe zwischen zwei End ¬ stellungen bewegbar ist. Derartige Ventile mit Klappen sind seit langem bekannter
Stand der Technik und werden als Abgasrückführventile oder als Drosselklappenstutzen eingesetzt. Die Welle durchdringt mittig die Klappe, so dass Klappe und Welle einen spitzen Winkel bilden. Wird die geöffnete Klappe vom Gasstrom um- strömt, bilden sich an der Rückseite der Klappe, das heißt in Strömungsrichtung stromabwärts, Verwirbelungen . Neben diesen Störungen in der Strömung, bewirken die Verwirbelungen einen Druckabfall. Insbesondere bei Abgasrückführventilen ist der Druckabfall von Nachteil, da das Abgas anschließend auf einen höheren Druck gebracht werden soll und sich die Druckdiffe ¬ renz durch den Druckabfall erhöht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ventil zu schaffen, welches möglichst wenig Verwirbelungen beim Umströ- men durch einen Gasstrom erzeugt.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Klappe mit der Welle einteilig ausgebildet ist und dass die Welle im Zentrum der Klappe einen verminderten Durchmesser besitzt. Mit Verminderung des Durchmessers der Welle wird einerseits der Strömungswiderstand der Klappe reduziert. Zum Anderen wird durch den geringeren Strömungsquerschnitt Bereiche ver ¬ ringert, die im wesentlichen Maße zur Bildung von Verwir- belungen beitragen. Diese Bereiche sind insbesondere diejeni ¬ gen Bereiche, die sich in Strömungsrichtung gesehen nach der Welle befinden. Mit der Vermeidung von Verwirbelungen werden Druckverluste stromabwärts des Ventils reduziert und es wird ein wesentlich homogenerer Strömungsverlauf des Gasstroms er ¬ zeugt. Durch die einteilige Ausgestaltung der Klappe und der Welle lassen sich beide Bauteile in einem Arbeitsschritt, vorzugsweise mittels Gießen, herstellen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Klappe aus weniger Material besteht, so dass sie leichter und kostengünstiger ist. Aufgrund des geringeren Gewichts, kann der Elektromotor zum Betätigen der Klappe ebenfalls kleiner dimensioniert werden, was sowohl Kosten als auch Bauraum einspart.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung vermindert sich der Durchmesser der Welle kontinuierlich in Richtung des Zentrums der Klappe. Der Bereich, in dem sich der Durchmesser der Welle ändert kann dabei geradlinig, konkav oder konvex ausgebil ¬ det sein.
In einer weiteren Ausgestaltung, dass sich der Durchmesser der Welle in Richtung des Zentrums der Klappe diskontinuierlich in Form eines Absatzes oder in Stufen vermindert.
Der Bereich, in dem sich der Durchmesser der Welle vermindert kann in seiner Länge dem Radius der Klappe entsprechen. Diese Ausgestaltung zeichnet sich durch einen geringe Reduzierung des Durchmessers aus. In anderer Ausgestaltung ist die Länge dieses Bereich kürzer als der Radius der Klappe. Das hat zur Folge, dass im Bereich des Zentrums der Klappe und/oder im Bereich des radial äußeren Rands der Durchmesser der Welle konstant ist. Einen besonders geringen Strömungswiderstand mit geringen Druckverlusten wird mit einem Ventil erzielt, bei dem der verminderte Durchmesser der Welle der Dicke der Klappe ent ¬ spricht .
An mehreren Ausführungsbeispielen wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen in:
Fig. 1 einen Schnitt durch ein Ventil nach dem Stand der
Technik,
Fig. 2 eine erfindungsgemäße Klappe eines Ventils und
Fig. 3, 4 weitere Aus führungs formen der Klappe.
In Fig. 1 ist ein Ventil im Längsschnitt dargestellt. Es be ¬ steht aus einem Gehäuse 1 mit einem Kanal 5, in dem ein Gas ¬ strom geführt ist. In dem Kanal 5 ist ein Ventilsitz 2 für eine Klappe 3 angeordnet. Die Klappe 3 ist mit einer Welle 4 derart verbunden, dass sie bei einer Drehung der Welle 4 den Kanal freigibt, bzw. verschließt. Die Welle 4 ist zu beiden Seiten der Klappe 3 im Gehäuse 1 gelagert, wobei die Welle 4 auf einer Seite mit einem nicht dargestellten Elektromotor zum Antrieb der Welle 4 verbunden ist. Das gezeigte Ventil ist ein Gasrückführventil in einem Kraftfahrzeug.
Figur 2 zeigt die Klappe 3 aus Sicht des Gasstroms im geöff ¬ neten Zustand. In einem Winkel wird die Klappe 3 von der Welle 4 durchdrungen, wobei Klappe 3 und Welle 4 ein einziges Bauteil bilden. Im Zentrum der Klappe 3 ist der Durchmesser der Welle 4 vermindert, während am radial äußeren Rand die Welle 4 ihren Nenndurchmesser besitzt. Die Verminderung des Durchmessers der Welle 4 vom radial äußeren Rand in Richtung Zentrum der Klappe 3 erfolgt jeweils in einem Bereich 6, der zu beiden Seiten 7, 8 der Klappe 3 angeordnet ist. In diesem Bereich 6 folgt die Verminderung einem konkaven Verlauf und somit kontinuierlich. Die Länge des Bereichs 6 ist kürzer als der Radius der Klappe 3, so dass die Welle 4 im Bereich des Zentrums der Klappe 3 über einen Abschnitt verfügt, in dem der verminderte Durchmesser konstant ist. Bei der Klappe 3 in Figur 4 folgt die Verminderung des Durchmessers der Welle 4 in einem Bereich 6 ebenfalls kontinuierlich, jedoch in einem konstanten und somit geradlinigen Verlauf. In Figur 5 erfolgt die Verminderung des Durchmessers der Welle 4 im Bereich 6 in Form eines Absatzes 9.