DE102013224141A1

DE102013224141A1 - Ventilvorrichtung

Info

Publication number: DE102013224141A1
Application number: DE102013224141.0A
Authority: DE
Inventors: Peter Welteroth; Rolf Anschicks
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2013-11-26
Filing date: 2013-11-26
Publication date: 2015-05-28
Also published as: WO2015078759A1; US20170184035A1; EP3074617A1; CN105765194A

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist eine Ventilvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einem Gehäuse 1, einem in dem Gehäuse 1 befindlichen Strömungskanal 2, einer in dem Strömungskanal 2 angeordneten Klappe 3 zum Verschließen des Strömungskanals 2, wobei die Klappe 3 an einer Welle 4 befestigt ist und die Welle 4 im Gehäuse 1 gelagert ist und einem Elektromotor zum Antrieb der Welle 4. In dem Strömungskanal 2 ist stromabwärts der Klappe 3 ein feststehendes Leitelement 6 angeordnet.

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Gegenstand der Erfindung ist eine Ventilvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einem Gehäuse, einem in dem Gehäuse befindlichen Strömungskanal, einer in dem Strömungskanal angeordneten Klappe zum Verschließen des Strömungskanals, wobei die Klappe an einer Welle befestigt ist du die Welle im Gehäuse gelagert ist und einem Elektromotor zum Antrieb der Welle.
Derartige Ventilvorrichtungen finden beispielsweise als Drosselklappenstutzen oder Abgasrückführventilen Verwendung und sind seit langem bekannt. Durch die drehbar gelagerte Klappe ist es möglich, den Strömungskanal vollständig zu verschließen oder derart zu öffnen, dass ein gewünschter Massendurchsatz erfolgt. Wird die geöffnete Klappe von einem Gasstrom umströmt, bilden sich an der Kante und der Rückseite der Klappe Verwirbelungen, so dass die vormals laminare Strömung stromabwärts der Klappe in eine turbulente Strömung übergeht. Nachteilig dabei ist, dass Verwirbelungen zu einem Druckabfall führen und dass eine turbulente Strömung das Handling des Gasstroms erschwert. Zudem können in dem Gasstrom angeordnete Sensoren zur Regelung des Gasstroms keine genauen Werte ermitteln, was sich ebenfalls negativ auf die Regelung des Gasstroms auswirkt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Ventilvorrichtung zu schaffen, mit der Verwirbelungen durch die Klappe minimiert werden, wobei die Ventilvorrichtung mit geringem Aufwand herstellbar sein soll.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass in dem Strömungskanal stromabwärts der Klappe ein feststehendes Leitelement angeordnet ist.
Die zu der turbulenten Strömung führenden Verwirbelungen werden durch die Anordnung eines feststehenden Leitelements gestört, so dass die turbulente Strömung in deutlich kürzerer Zeit wieder in eine laminare Strömung übergeht.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Leitelement einteilig mit der Wandung des Strömungskanals ausgebildet. Zum einen ist so eine sichere Befestigung des Leitelements im Strömungskanal gegeben. Andererseits lässt sich das Leitelement auf diese Weise gut in die Ventilvorrichtung integrieren. Insbesondere bei gegossenen Metallgehäusen lässt sich auf diese Weise das Leitelement zusammen mit dem Gehäuse gießen, so dass eine nachträgliche Montage des Leitelements in das Gehäuse entfallen kann.
Eine zu große Verringerung des wirksamen Strömungsquerschnitts bei gleichzeitig gute Beeinflussung der turbulenten Strömung ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung gegeben, wenn das Leitelement stegähnlich ausgebildet ist und den Strömungskanal in zwei Teilkanäle unterteilt.
Die beste Beeinflussung der turbulenten Strömung ist gegeben, wenn das Leitelement die gleiche Ausrichtung wie die vollständig geöffnete Klappe besitzt.
Damit das Leitelement selbst möglichst keine Verwirbelungen erzeugt, sind gemäß einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung die Enden des Leitelements abgerundet ausgebildet.
Aus Gründen des zur Verfügung stehenden Bauraums kann es vorteilhaft sein, den Strömungskanal stromabwärts der Klappe gebogen auszubilden. In diesem Fall ist das Leitelement in diesem Bereich des Strömungskanals angeordnet und an den gebogenen Verlauf des Strömungskanals angepasst.
Ein gebogener Strömungskanal führt dazu, dass die beiden Teilkanäle eine unterschiedliche Länge besitzen. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, in diesen Fällen den Querschnitt des Leitelements derart auszubilden, dass die Teilströmungen in beiden Teilkanälen das Leitelement in derselben Zeit passieren, so dass sie am Ende des Leitelements zur gleichen Zeit wieder aufeinandertreffen. Dadurch wird das Entstehen neuer Verwirbelungen vermieden. Eine mögliche Ausbildung des Querschnitts besteht darin, dass die dem radial äußeren Teilkanal zugewandte Oberfläche des Leitelements in den Teilkanal hinein gewölbt ist, während die dem radial inneren Teilkanal zugewandte Oberfläche des Leitelements vom Teilkanal weg gewölbt ist. Mit dieser Ausgestaltung wird in dem radial äußeren Teilkanal der Querschnitt verringert, was zu einem Anstieg der Strömungsgeschwindigkeit führt. Im radial inneren Teilkanal wird dagegen der Querschnitt vergrößert, wodurch sich die Strömungsgeschwindigkeit verringert. Auf diese Weise lassen sich die unterschiedlichen Längen der Teilkanäle strömungstechnisch aneinander anpassen.
An mehreren Ausführungsbeispielen wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen
1: einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Ventil vorrichtung,
2: einen weiteren Schnitt der Ventilvorrichtung nach 1,
3: eine zweite Ausführungsform der Ventilvorrichtung,
4: einen Schnitt der Ventilvorrichtung nach 3,
5: eine perspektivische Darstellung einer dritten Ausführungsform und
6: einen Schnitt durch das Leitelement nach 5.
Die Ventilvorrichtung in den 1 und 2 ist ein Abgasrückführventil in einem Kraftfahrzeug, wobei der Schnitt nach 2 um 90° zu dem Schnitt nach 1 gedreht ist. Es besteht aus einem Gussgehäuse 1 aus Metall mit einem Strömungskanal 2. In dem Strömungskanal 2 ist eine Klappe 3 zum Verschließen des Strömungskanals 2 angeordnet, wobei die Klappe 3 an einer Welle 4 befestigt ist. Die Welle 4 ist im Gehäuse 1 gelagert und wird über einen in einer Kammer 5 des Gehäuses 1 angeordneten Elektromotor angetrieben. Der Strömungskanal 2 ist geradlinig ausgebildet und besitzt stromabwärts der Klappe 3 ein Leitelement 6. Das Leitelement 6 ist mit dem Gehäuse 1 gegossen und somit einteilig mit dem Gehäuse 1 verbunden. Bei vollständig geöffneter Klappe 3 besitzt das Leitelement 6 die gleiche Ausrichtung wie die Klappe 3. Aufgrund der einteiligen Ausbildung mit dem Gehäuse 1 unterteilt das Leitelement 6 den Strömungskanal 2 in zwei identische Teilkanäle 7, 8.
Die Ventilvorrichtung gemäß den 3 und 4 besitzt im Unterschied zu der Ventilvorrichtung nach 1 einen stromabwärts der Klappe 3 gebogenen Strömungskanal 2. Klappe 3 und Leitelement 6 besitzen wieder die gleiche Ausrichtung und das Leitelement 6 unterteilt den Strömungskanal 2 in zwei spiegelbildlich gleiche Teilkanäle 7, 8. Das Leitelement 6 ist einteilig mit dem Gehäuse 1 ausgebildet.
Die Ventilvorrichtung nach 5 besitzt ebenfalls einen gebogenen Strömungskanal 2. Klappe 3 und Leitelement 6 sind im Unterschied zu 4 um 90° versetzt zur Krümmung des Strömungskanals 2 angeordnet, so dass das Leitelement 6 den Strömungskanal 2 in einen radial inneren Teilkanal 7 und einen radial äußeren Teilkanal 8 unterteilt. Damit besitzt der radial äußere Teilkanal 8 eine größere mittlere Länge als der radial innere Teilkanal 8.
6 zeigt eine weitere Ausgestaltung des Leitelements 6, welches einen Querschnitt nach Art eines Flügels aufweist. Die dem radial äußeren Teilkanal 8 zugewandte Oberfläche des Leitelements 6 ist in den Teilkanal 8 hinein gewölbt, während die dem radial inneren Teilkanal 7 zugewandte Oberfläche des Leitelements 6 vom Teilkanal 7 weg gewölbt ist. Mit dieser Ausgestaltung wird in dem radial äußeren Teilkanal 8 der Querschnitt verringert, was zu einem Anstieg der Strömungsgeschwindigkeit führt. Im radial inneren Teilkanal 7 wird dagegen der Querschnitt vergrößert, wodurch sich die Strömungsgeschwindigkeit verringert. Am Ende des Leitelements 6 treffen beide Teilströmungen zeitgleich und somit verwirbelungsarm aufeinander.

Claims

Ventilvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einem Gehäuse, einem in dem Gehäuse befindlichen Strömungskanal, einer in dem Strömungskanal angeordneten Klappe zum Verschließen des Strömungskanals, wobei die Klappe an einer Welle befestigt ist und die Welle im Gehäuse gelagert ist und einem Elektromotor zum Antrieb der Welle, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Strömungskanal (2) stromabwärts der Klappe (3) ein feststehendes Leitelement (6) angeordnet ist.
Ventilvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitelement (6) einteilig mit der Wandung (1) des Strömungskanals (2) ausgebildet ist.
Ventilvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitelement (6) stegähnlich ausgebildet ist und den Strömungskanal (2) in zwei Teilkanäle (7, 8) unterteilt.
Ventilvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitelement (6) die gleiche Ausrichtung wie die vollständig geöffnete Klappe (3) besitzt.
Ventilvorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden des Leitelements (6) abgerundet ausgebildet sind.
Ventilvorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal (2) stromabwärts der Klappe (3) gebogen ist, dass das Leitelement (6) in diesem Bereich des Strömungskanals (2) angeordnet und an den gebogenen Verlauf des Strömungskanals (2) angepasst ist.
Ventilvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitelement (6) den Strömungskanal (2) in einen radial inneren Teilkanal (7) und einen radial äußeren Teilkanal (8) teilt und dass der Querschnitt des Leitelements (6) derart ausgebildet ist, dass die dem radial äußeren Teilkanal (8) zugewandte Oberfläche des Leitelements (6) in den Teilkanal (8) hinein gewölbt ist, während die dem radial inneren Teilkanal (7) zugewandte Oberfläche des Leitelements (6) vom Teilkanal (7) weg gewölbt ist.