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 Antriebswelle derart angeord ^¬ net ist, dass die Antriebswelle senkrecht zur Längsachse des Kanals in dem Gehäuse gelagert ist, die Klappe derart mittig durchdringt, dass die Klappe in einem Winkel zur Antriebswel ^¬ le angeordnet ist und dass durch Rotation der Antriebswelle die Klappe zwischen zwei Endstellungen bewegbar ist. Derartige Ventile mit Klappen sind seit langem bekannter

Stand der Technik und werden als Abgasrückführventile oder als Drosselklappenstutzen eingesetzt. Die Antriebswelle durchdringt mittig die Klappe, so dass Klappe und Antriebs ^¬ welle einen spitzen Winkel bilden. Wird die geöffnete Klappe vom Gasstrom umströmt bilden sich an der Rückseite der Klappe, das heißt in Strömungsrichtung stromabwärts, Verwirbe- lungen. Neben diesen Störungen in der Strömung, bewirken die Verwirbelungen einen Druckabfall. Insbesondere bei Abgasrück- führventilen ist der Druckabfall von Nachteil, da das Abgas anschließend auf einen höheren Druck gebracht werden soll und sich die Druckdifferenz 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 zumindest einen Bereich aufweist, in dem die Klappe kontinuierlich in die Antriebswelle übergeht.

Mit der Schaffung zumindest eines Bereichs mit einem kontinu ^¬ ierlichen Übergang zwischen Antriebswelle und Klappe wird zum einen durch Materialanhäufung ein Raum ausgefüllt, der bisher Verwirbelungen erzeugt hat, und zum anderen wird durch die Gestaltung eines kontinuierlichen Übergangs das Material so angeordnet, dass eine strömungsgünstige Kontur entsteht, mit der sich Verwirbelungen vermeiden lassen. Mit der Vermeidung von Verwirbelungen lassen sich Druckverluste stromabwärts des Ventils reduzieren und es lässt sich ein wesentlich homogenerer Strömungsverlauf des Gasstroms erzeugen.

Die Antriebswelle und die Klappe besitzen unterschiedliche geometrische Grundformen und sie sind zueinander in einem Winkel angeordnet. Insofern besteht eine vorteilhafte Ausge ^¬ staltung darin, den zumindest einen Bereich, bezogen auf die Längsachse der Antriebswelle, parallel neben der Antriebswel ^¬ le anzuordnen.

Das Material des zu schaffenden Bereichs kann sowohl ein Kunststoff als auch ein Metall oder eine Metalllegierung sein. In besonders einfacher Weise lässt sich der Bereich gestalten, wenn er aus dem Material der Klappe besteht. Das hat den Vorteil, dass der Bereich im gleichen Arbeitsgang mit der eigentlichen Klappe herstellbar ist. Sofern der Bereich aus einem anderen Material als die Klappe besteht, kann der Be ^¬ reich separat als Formteil erzeugt werden, welches anschlie ^¬ ßend an der Klappe und/oder der Antriebswelle befestigt wird. Das nachträgliche Befestigen erlaubt aber auch ein Nachrüsten an bereits bestehenden Ventilen.

Einen besonders großen Effekt erzielt der Bereich, wenn er auf der Seite der Klappe angeordnet ist, die bei geschlosse ^¬ ner Klappe der Strömung abgewandt und bei geöffneter Klappe in Strömungsrichtung hinter der Antriebswelle angeordnet ist.

Eine noch weiter verbesserte homogene Strömung mit noch weniger Druckverlusten wird mit einer Klappe erreicht, die einen zweiten Bereich aufweist, in dem die Klappe kontinuierlich in die Antriebswelle übergeht, wobei der zweite Bereich auf der Seite der Klappe angeordnet ist, die der Strömung zugewandt und bei geöffneter Klappe in Strömungsrichtung hinter der Antriebswelle angeordnet ist. Eine besonders strömungsgünstige Klappe wird gemäß der nach ^¬ folgenden Ausgestaltung dadurch erreicht, wenn die Klappe zwei dritte Bereiche aufweist, welche bei geöffneter Klappe in Strömungsrichtung vor der Antriebswelle angeordnet sind. Damit werden auch die in Strömungsrichtung vor der Antriebs- welle liegenden Bereiche, welche Verwirbelungen erzeugen können, eliminiert.

Die Klappe des Ventils lässt sich besonders kostengünstig fertigen, wenn die Bereiche einteilig mit der Klappe ausge- bildet sind. Die Montage der Klappe in das Ventil gestaltet sich in einfacher Weise, wenn die Klappe eine Aufnahme mit einer Bohrung besitzt, in die die Antriebswelle einsetzbar ist . An mehreren Ausführungsbeispielen wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen in:

Fig. 1 eine Schnittdarstellung eines Ventils nach dem

Stand der Technik,

Fig. 2 die Klappe des Ventils nach Figur 1,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer Klappe eines erfindungsgemäßen Ventils,

Fig. 4 - 6 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- ström geführt ist. In dem Kanal 5 ist ein Ventilsitz 2 für eine Klappe 3 angeordnet. Die Klappe 3 ist mit einer An ^¬ triebswelle 4 derart verbunden, dass sie bei einer Drehung der Antriebswelle 4 den Kanal freigibt, bzw. verschließt. Die Antriebswelle 4 wird von einem nicht dargestellten Elektromo ^¬ tor angetrieben und ist hierfür zu beiden Seiten der Klappe 3 im Gehäuse 1 gelagert. Die Antriebswelle 4 durchdringt die Klappe 3 in einem Winkel , so dass sie nicht in der Ebene der Klappe 3 angeordnet ist. Das gezeigte Ventil ist ein Gas- rückführventil in einem Kraftfahrzeug.

Figur 2 zeigt die Klappe 3 mit ihrer der Strömung zugewandten Seite. An ihrer Stirnseite 6 ist die Klappe 3 zur Abdichtung am Ventilsitz ausgebildet. Die Klappe weist weiter eine Auf ^¬ nahme 7 auf, welche einteilig an der Klappe angeformt ist. Die Aufnahme 7 besitzt eine durchgehende Bohrung 8, in der die nicht dargestellte Antriebswelle angeordnet ist. Da die Aufnahme 7 der Antriebswelle zugerechnet werden kann, wird nachfolgend immer auf die Antriebswelle Bezug genommen, auch wenn diese nicht direkt, sondern über eine Aufnahme 7 mit der Klappe 3 verbunden ist. In der Figur 3 ist eine erfindungsgemäße Klappe 3 darge ^¬ stellt. Der Pfeil zeigt die Strömungsrichtung des Gasstromes an. Ein Bereich 9 ist in Strömungsrichtung gesehen hinter der Aufnahme 7 angeordnet. Der Bereich 9 ist derart ausgebildet, dass die Klappe 3 kontinuierlich in die Aufnahme 7 übergeht. Durch diese Materialanhäufung im Bereich 9 zwischen Antriebswelle und Klappe 3 wird zum einen der bisher vorhandene freie Raum, welcher die Ausbildung von Verwirbelungen bewirkt, eliminiert . Figur 4 zeigt die Klappe 3 in einer Seitenansicht. In Strö ^¬ mungsrichtung gesehen hinter der Aufnahme 7 ist der Bereich 9 angeordnet, wobei der Bereich 9 eine konvexe Oberfläche be ^¬ sitzt. Durch die konvexe Oberflächengestaltung des Bereichs 9 wird eine nahezu ungestörte Führung der Strömung nach der Aufnahme 7 erreicht. Die Klappe 3 in Figur 5 weist neben dem Bereich 9 einen zweiten Bereich 9' auf, in dem die Klappe 3 kontinuierlich in die Aufnahme 7 übergeht. Der Bereich 9' ist auf der Seite der Klappe 3 angeordnet, die bei geschlossener Klappe 3 der Strö- mung zugewandt und bei geöffneter Klappe in Strömungsrichtung hinter der Antriebswelle angeordnet ist. Die Strömungsrich ^¬ tung ist auch hier durch einen Pfeil gekennzeichnet. Bei die ^¬ ser Klappe 3 sind alle in Strömungsrichtung hinter der Antriebswelle liegenden Totbereiche, in denen sich störende Verwirbelungen bilden können eliminiert. Die Oberfläche der Bereiche 9, 9' ist zum Führen der Strömung konkav ausgebildet .

Eine weitere Ausgestaltung der Klappe 3 zeigt Figur 6. Hier- bei weist die Klappe 3 neben den Bereichen 9, 9' zwei dritte Bereiche 9' ' auf, welche bei geöffneter Klappe 3 in Strö ^¬ mungsrichtung vor der Antriebswelle angeordnet sind. Bei die ^¬ ser Klappe 3 wurden auch die in Strömungsrichtung vor der Antriebswelle liegenden Bereiche strömungstechnisch optimiert, was eine weitere Reduzierung der Strömungsverluste zur Folge hat .