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Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung mit einem einem Gaskanal eines Motors, insbesondere eines Zweitakt-Großdieselmotors, zugeordneten, einen Ventilteller und einen diesen tragenden Ventilschaft aufweisenden, mit einer Kühleinrichtung versehenen Ventil, wobei die Kühleinrichtung wenigstens einen mit einem Kühlmedium beaufschlagbaren, im Ventil verlaufenden Strömungsweg aufweist, der mit wenigstens einer vom Ventilschaft begrenzten, mit dem Kühlmedium versorgbaren Versorgungskammer und mit wenigstens einer, vom Ventilschaft begrenzten Fortlasskammer kommuniziert, von der wenigstens eine Entsorgungsleitung abgeht. Weitere Gegenstände betreffen ein Ventilgehäuse, ein Ventil und eine Führungsbüchse für eine Ventilanordnung vorstehend genannter Art sowie einen Motor mit einer Ventilanordnung vorstehend genannter Art.
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Eine Anordnung oben genannter Art ist beispielsweise aus der
DK 173 452 B1 bekannt. Dabei wird die Kühleinrichtung mit Kühlwasser beaufschlagt, das von einem motorseitigen Kühlwasserkreislauf abgezweigt und in diesen wieder eingespeist wird. Zur Vermeidung einer Kühlwasser-Leckage müssen dabei die Versorgungs- und Fortlasskammern gegenüber dem Ventilschaft zuverlässig abgedichtet werden, was einen hohen Aufwand erfordert. Außerdem ist davon auszugehen, dass zumindest die untere, dem Gaskanal zugewandte Dichtung bei einer Auslassventilanordnung einer hohen thermischen Belastung ausgesetzt ist, was sich ungünstig auf die Lebensdauer auswirkt. Hinzu kommt, dass das Kühlwasser und die strenge Dichtung einen auf dem Ventilschaft erzeugten Schmierfilm zerstören können, was ebenfalls zu einer Verkürzung der Lebensdauer der Gesamtanordnung führen kann.
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Ein weiterer Nachteil der bekannten Anordnung besteht darin, dass die vom Kühlwasser abtransportierte Wärme verloren ist und zudem in einer Kühleinrichtung vernichtet werden muss, was den Gesamtwirkungsgrad des mit der bekannten Anordnung ausgestatteten Motors ungünstig beeinflussen kann. Bei einer ähnlichen, aus der
DE 102 49 941 B4 bekannten Anordnung wurde zwar bereits versucht, den Abtransport von zuviel Wärme dadurch zu verhindern, dass der Kühlwasserstrom taktweise unterbrochen wurde. Dies führt jedoch zu einem erhöhten baulichen Aufwand, ohne dass die sonstigen Nachteile oben genannter Art vermieden würden.
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Aus der
JP 54-10840 ergibt sich zwar ein einem Viertaktmotor zugeordnetes Auslassventil, das mit Luft gekühlt wird. Diese wird jedoch nicht zu einer Fortlasskammer zurückgeleitet und von dort entsorgt. Vielmehr ist der Ventilteller mit nach unten oder im Bereich des Ventilsitzes nach außen offenen Bohrungen versehen, über die die verbrauchte Kühlluft ausgeblasen wird. Die tellerseitigen Bohrungen führen zwangsläufig zu einer erheblichen Schwächung des Ventils, die durch eine sonstige Verstärkung ausgeglichen werden muss, was den baulichen Aufwand erhöht. Außerdem besteht bei dieser bekannten Anordnung die Gefahr, dass die im Bereich des Ventilsitzes ausgeblasene Luft bei geöffnetem Ventil in den Arbeitsraum gelangen kann bzw. den Abgasausstoß stört.
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Eine ähnliche, praktisch mit denselben Nachteilen verbundene Anordnung ist auch aus der
US 25446085 A bekannt.
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Die
DE 2119162 A zeigt eine Ventilanordnung mit einem einem Abgas-Auslasskanal zugeordneten Auslassventil, wobei der Auslasskanal über einen zwischen dem Ventilschaft und der diesem zugeordneten Führung vorgesehenen Strömungsweg mit Luft versorgbar ist. Diese dient jedoch nicht zur Ventilkühlung, sondern zur Bewerkstelligung einer im Auslasskanal stattfindenden Nachverbrennung von im Abgas enthaltenen, brennbaren Gasen.
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Die
DE 1030102 A zeigt eine Ventilanordnung mit einem mit einer Kühleinrichtung versehenen Ventil, das von einem gasförmigen Kühlmittel durchströmt wird und dessen Ventilschaft durch teleskopartig zusammenwirkende Schirme umfasst ist, die einen Strömungsweg begrenzen, der über ventiltellerseitige Bohrungen mit aus dem Ventilteller abströmendem Kühlgas beaufschlagbar ist und im Bereich zwischen dem Ventilteller und der dem Ventilschaft zugeordneten Führung in den dem Ventil zugeordneten Gaskanal austritt. Auch hier tritt das Kühlgas vergleichsweise nahe beim Ventilsitz in den dem Ventil zugeordneten Gaskanal aus, was zu den oben angegebenen Nachteilen führen kann. Außerdem erfordern die den Ventilschaft umgebenden Schirme einen vergleichsweise hohen Aufwand.
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Hiervon ausgehend ist es daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung eingangs erwähnter Art so zu verbessern, dass nicht nur eine einfache Bauweise und eine zuverlässige Kühlwirkung erreicht werden, sondern gleichzeitig auch Energieverluste weitestgehend vermieden werden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der im Ventil verlaufende Strömungsweg der Kühleinrichtung mit einem gasförmigen Kühlmedium beaufschlagt wird und dass dieses über wenigstens eine Fortlasskammer und Entsorgungsleitung in einen dieser benachbarten Bereich des Gaswechselkanals einleitbar ist. Dementsprechend mündet jede vorgesehene Entsorgungsleitung in einen oberen, vom Ventilsitz entfernten Bereich in den Gaskanal. Das einen Gaskanal und eine im Bereich der oberen Kanalbegrenzung vorgesehene Durchführausnehmung für das Ventil aufweisende Ventilgehäuse ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Durchführausnehmung und dem Gaswechselkanal wenigstens ein Strömungsweg vorgesehen ist. Das erfindungsgemäße Ventil zeichnet sich dadurch aus, dass es für eine Beaufschlagung mit einem gasförmigen oder zumindest teilweise gasförmigen Medium, insbesondere Kühlluft geeignet ist.
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Der Begriff gasförmiges Kühlmedium ist hier so zu verstehen, dass das Kühlmedium zunächst entweder insgesamt gasförmig sein kann oder aber auch zusätzlich hierin enthaltene Komponenten aufweisen kann, die in einem gasförmigen Zustand überführbar sind, oder sogar ganz aus derartigen Komponenten bestehen kann. Das Kühlmedium ist dementsprechend zunächst zumindest teilweise gasförmig und/oder besteht zumindest teilweise aus in einem gasförmigen Zustand überführbaren Komponenten. Die Variante mit insgesamt gasförmigem Kühlmedium wird dabei das Übliche sein. In jedem Fall ist das Kühlmedium gasförmig, wenn es in den Gaskanal kommt.
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Die Verwendung eines im obigen Sinne gasförmigen Kühlmediums ermöglicht in vorteilhafter Weise die Entsorgung des Kühlmediums über den Gaskanal, bei dem es sich um jede Art von Gaswechselkanal handeln kann, so dass auf eine eigene Entsorgungseinrichtung verzichtet werden kann, was die Bauweise vereinfacht. Gleichzeitig ergibt sich dabei der weitere Vorteil, dass die vom Kühlmedium aufgenommene Wärme nicht verloren geht, sondern dem den Gaskanal durchströmenden Massestrom zugeführt wird, der zum Antrieb von Aggregaten, wie Abgasturbinen etc. verwendet werden kann. Die Einleitung des Kühlgases in einen oberen Bereich des Gaskanals stellt zudem sicher, dass der Gaswechselvorgang durch das eingeleitete Kühlgas nicht gestört werden kann. Ein weiterer, ganz besonderer Vorteil ist darin zu sehen, dass eine geringe Leckage von gasförmigem Kühlmedium unschädlich ist, so dass auf eine strikte Abdichtung des Spalts zwischen dem Ventilschaft und der diesem zugeordneten Führungsbüchse gegenüber dem Gaskanal verzichtet werden kann, was nicht nur die Bauweise vereinfacht, sondern auch den Schmierfilm schont und sich dementsprechend auch vorteilhaft auf die Gesamtlebensdauer auswirkt. Dieser Vorteil wird dadurch noch verstärkt, dass die mit dem Kühlgas beaufschlagten, vom Ventilschaft begrenzten Kammern sich in dem Gaskanal benachbarten Bereich einer dem Ventilschaft zugeordneten Führungsbüchse befinden können, wodurch deren oberhalb hiervon sich befindender Führungsbereich geschützt wird. Außerdem ist davon auszugehen, dass das über die Entsorgungsleitung und gegebenenfalls Leckagespalte in den Gaskanal austretende Kühlgas die genannten Strömungswege automatisch reinigt und offen hält. Dieser Selbstreinigungseffekt gewährleistet eine hohe Funktionssicherheit.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Fortbildungen der übergeordneten Maßnahmen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Zweckmäßig findet die Erfindung im Zusammenhang mit einem einem Auslasskanal zugeordneten Auslassventil Verwendung. Hierbei kommen die oben geschilderten Vorteile besonders gut zum Tragen.
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Eine weitere vorteilhafte Maßnahme kann darin bestehen, dass die Mündung der Entsorgungsleitung in Richtung der Gasströmung im Gaskanal stromabwärts vom Ventil in den Gaskanal mündet und in Richtung der Gasströmung weist. Diese leeseitige Anordnung der Mündung der Entsorgungsleitung verhindert, dass Verbrennungsprodukte aus dem Gaskanal leicht in die Entsorgungsleitung gelangen können. Außerdem wird hierbei eine gewisse Sogwirkung erreicht, was die Strömung des Kühlgases auf seinem Weg durch die Kühleinrichtung unterstützt.
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Zweckmäßig sind die Versorgungs- und Fortlasskammern am Umfang des Ventilschafts gegeneinander versetzt angeordnet. Dabei können diese Kammern vorteilhaft auf gleichem Niveau angeordnet sein, was eine kompakte Bauweise gewährleistet.
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Zweckmäßig kann die Höhe der Versorgungs- und Fortlasskammern zumindest dem Hub des Ventils zuzüglich der axialen lichten Weite des Ein- bzw. Ausgangs des ventilseitigen Strömungswegs entsprechen. Hierdurch wird sichergestellt, dass der genannte Strömungsweg ohne Unterbrechung permanent vom Kühlmedium durchströmt werden kann.
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Eine weitere vorteilhafte Maßnahme kann darin bestehen, dass das Ventil mittels einer Dreheinrichtung um seine Achse drehbar ist und dass die Ein- und Ausgänge des ventilseitigen Strömungswegs so angeordnet sind, dass zumindest jeweils ein Eingang und ein Ausgang mit einer Versorgungskammer bzw. Fortlasskammer kommunizieren. Die Drehung des Ventils führt in vorteilhafter Weise zu einem Wechsel der Eingangs- und Ausgangsseiten und damit und Warm- und Kaltseite, so dass sich eine Vergleichmäßigung der Temperatur innerhalb des Ventils ergibt.
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Zweckmäßig können wenigstens eine Versorgungskammer und wenigstens eine Fortlasskammer bezüglich der Ventilachse einander gegenüber, vorzugsweise einander diametral gegenüber liegend angeordnet sein, wobei die Fortlasskammer vorteilhaft auf der dem Ausgang des Gaskanals zugewandten Seite angeordnet sein kann. Dies erleichtert die Erzielung der obigen Vorteile.
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Eine weitere zweckmäßige Maßnahme kann darin bestehen, dass die am Umfang des Ventilschafts gegeneinander versetzten Versorgungs- und Fortlasskammern durch Stege voneinander getrennt sind, deren Breite zumindest der lichten Weite der Ein- und Ausgänge des ventilseitigen Strömungswegs entspricht. Auf diese Weise lassen sich Kurschlussströmungen vermeiden.
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Vorteilhaft kann der Ventilteller wenigstens einen umlaufenden Ringkanal aufweisen, der über Stichleitungen mit jeweils wenigstens einem zugeordneten Vorlaufast und wenigstens einem zugeordneten Rücklaufast des ventilseitigen Strömungswegs verbunden ist. Hierdurch ergibt sich eine zuverlässige Wärmeabfuhr aus dem thermisch besonders stark belasteten Ventilbereichs.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Fortbildung der Erfindung findet als Kühlgas Luft Verwendung, die zweckmäßig von einer dem Motor zugeordneten Versorgungseinrichtung abgezweigt werden kann. Diese enthält in der Regel einen Verdichter und einen diesem nachgeordneten Kühler, wobei die Luft zweckmäßig stromabwärts vom Verdichter, vorzugsweise zwischen Verdichter und Kühler abgezweigt wird. Die verdichtete Luft besitzt in vorteilhafter Weise eine hohe Dichte und hohe Strömungsgeschwindigkeit, was sich vorteilhaft auf die Kühlwirkung auswirkt. Sofern die Luft vor der Kühlung abgezweigt wird, ist auch ein vergleichsweise hoher Wassergehalt zu erwarten, was die Kühlwirkung weiter unterstützt. Auch ohne Kühlung der Luft ergibt sich in der Regel eine ausreichende Temperaturdifferenz zu der Abgastemperatur, der das Ventil in der Regel ausgesetzt ist.
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Vorteilhaft kann wenigstens ein Element, vorzugsweise jedes Element der erfindungsgemäßen Ventilanordnung aus einem vorzugsweise metallischen Materialgemisch bestehen, welches wiederum eine Anzahl Einzelsubstanzen aufweist, wobei mindestens ein aufgezeichnetes Spektrumsprofil der reinen Komponenten dieser Einzelsubstanzen das Materialgemisch des betreffenden Elements bzw. der betreffenden Elemente der Ventilanordnung identifiziert. Dies ermöglicht eine spätere Zuordnung von Elementen zu bestimmten Kriterien. Zur Unterstützung dieses Vorteils kann zusätzlich oder alternativ auf wenigstens einem Element, vorzugsweise jedem Element der erfindungsgemäßen Ventilanordnung eine im montierten Zustand vorzugsweise von außen her ablesbare Markierung vorgesehen sein, aus der eine Klassifiierung des der betreffenden Elements/Elemente nach Parametern wie Maßtoleranzen, Einbaudatum und/oder vorgesehene Lebensdauer etc. hervorgeht, wobei die Markierung insbesondere auf einem berührungslos auslesbaren, vorzugsweise elektronisch auslesbaren Speicherbaustein, beispielsweise einem RFID-Chip, angeordnete sein kann. Diese Maßnahmen ermöglichen eine besonders einfache Überprüfung und vereinfachen damit nicht nur die Wartung und/oder Instandhaltung sondern auch ein in den meisten Fällen notwendiges Genehmigungsverfahren.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Fortbildungen der übergeordneten Maßnahmen sind in den restlichen Unteransprüchen angegeben und aus der nachstehenden Beispielsbeschreibung anhand der Zeichnung näher entnehmbar.
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In der nachstehend beschriebenen Zeichnung zeigen:
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1 einen Schnitt durch den oberen Bereich eines Motorzylinders mit aufgesetztem Auslassventilgehäuse und zugeordnetem Auslassventil;
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2 einen Schnitt durch den unteren Bereich des Auslassventils und
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3–6 mehrere Beispiele für die Anordnung der Versorgungs- und Fortlasskammern und des hiermit kommunizierenden, ventilseitig vorgesehenen Strömungswegs.
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Hauptanwendungsgebiet der Erfindung sind Auslassventilanordnungen von großen Zweitakt-Motoren, insbesondere Zweitakt-Großdieselmotoren, wie sie für maritime Antriebe etc. Verwendung finden. Derartige Motoren besitzen in der Regel im unteren Bereich jedes Zylinders angeordnete Einlassschlitze für neues Verbrennungsgas und im Zylinderdeckel jedes Zylinders jeweils einen zentral angeordneten Abgasauslass, dem ein Ventil zugeordnet ist. Hierbei unterliegen die in den oberen Zylinderbereichen angeordneten Auslassventile einer besonders starken thermischen Beanspruchung, so dass eine Kühlung zweckmäßig ist.
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Der in 1 angedeutete Zylinder 1 begrenzt einen Arbeitsraum 2, der in seinem nicht dargestellten unteren Bereich über vom ebenfalls nicht dargestellten Kolben steuerbare Einlassschlitze mit Spülgas beaufschlagbar ist und dessen obere Begrenzung einen Abgasauslass 3 enthält. Diesem ist ein als Hubventil ausgebildetes im Folgenden als Ventil 4 bezeichnetes Auslassventil zugeordnet, das einen mit einem den Abgasauslass umfassenden Ventilsitz 5 zusammenwirkenden Ventilteller 6 und einen hiervon nach oben abgehenden Ventilschaft 7 aufweist. An den Abgasauslass 3 schließt sich ein gekrümmter, vom Ventilschaft 7 durchgriffener, in der folgenden Beschreibung als Gaswechselkanal 8 bezeichneter Gaskanal an, der hier als Auslasskanal fungiert. Auf den die obere Begrenzung des Arbeitsraums 2 bildenden Zylinderdeckel 9 ist ein dem Ventil 4 zugeordnetes Ventilgehäuse 10 aufgesetzt, in das der gekrümmte Gaswechselkanal 8 integriert ist und auf dem das Ventil 4 mit seinem Schaft 7 geführt ist. Hierzu ist das Ventilgehäuse 10 mit einer im Bereich der oberen Begrenzung des Gaswechselkanals 8 vorgesehenen, etwa koaxial zum Abgasauslass 3 angeordneten Durchführausnehmung 11 versehen, in die eine vom Ventilschaft 7 durchgriffene Führungsbüchse 12 eingesetzt ist, deren unteres Ende bis zum Gaswechselkanal 8 reicht. Zur Betätigung des als Hubventil ausgebildeten Ventils 4 kann eine auf das Ventilgehäuse 10 aufgesetzte, hier nicht näher dargestellte Betätigungseinrichtung vorgesehen sein. Das Ventilgehäuse 10 samt Ventil 4 wird im Folgenden als Gaswechselventilanordnung bezeichnet. Der dargestellte Aufbau der Gaswechselanordnung ist natürlich nur beispielhaft. Selbstverständlich können die einzelnen Teile auch eine andere Form und/oder Position aufweisen oder mehr oder weniger ineinander integriert sein, so dass die gegenseitigen Anlageflächen und Grenzen einen anderen Verlauf und/oder eine andere Position haben oder ganz entfallen können.
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Das Ventil 4 ist mit einer Kühleinrichtung versehen, um einer Überhitzung des Ventiltellers 6 vorzubeugen. Hierzu ist ein innerhalb des Ventils 4 verlaufender, in 1 durch Strömungspfeile angedeuteter, eine Kühlschleife bildender Strömungsweg 13 vorgesehen, der mit einem Kühlmedium beaufschlagbar ist. Dieser Strömungsweg 13 kommuniziert einerseits über wenigstens einen, ventilseitig vorgesehenen radialen Eingang 14 mit wenigstens einer als Ausnehmung der Führungsbüchse 12 ausgebildeten Versorgungskammer 15 und andererseits über wenigstens einen ventilseitig vorgesehenen, radialen Ausgang 16 mit wenigstens einer, ebenfalls als Ausnehmung der Führungsbüchse 12 ausgebildeten Fortlasskammer 17. Die Versorgungskammer 15 und Fortlasskammer 17 werden radial innen durch den Ventilschaft 7 und radial außen im dargestellten Beispiel durch die Wandung der die Führungsbüchse 12 aufnehmenden Durchführausnehmung 11 begrenzt. Es wäre aber auch eine andere Form der Kammern 15, 17 möglich, bei der die genannten Kammern nur nach radial innen offen sind und auf der gegenüberliegenden Seite durch Material der Führungsbüchse 12 begrenzt sind. In diesem Fall könnten die genannten Kammern z. B. durch einander benachbarte, miteinander verschnittene, in die Führungsbüchse 12 oder eine eigene Buchse eingebrachte, axiale Bohrungen gebildet werden. Diese sind zweckmäßig als Sackbohrungen ausgebildet, die an ihrer offenen Seite verschlossen sind, wobei bei einer Ausführung mit zwei Büchsen, d. h. mit einer kurzen, nur auf den Führungsbereich beschränkten Führungsbüchse und einer hieran anstoßenden, die Sachbohrungen enthaltenden Büchse die Sackbohrungen automatisch verschlossen werden.
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Der untere, dem Gaswechselkanal 8 benachbarte Bereich der Führungsbüchse 12 enthält die Versorgungs- und Fortlasskammern 15, 17 und ist somit der Kühleinrichtung zugeordnet. Der oberhalb hiervon sich befindende, vom Gaswechselkanal 8 abgewandte Bereich der Führungsbüchse 12 enthällt die Führung des Ventilschafts 7 und Abdichtung des Führungsspalts. Im oben erwähnten unteren Bereich ist normalerweise im dargestellten Beispiel keine Dichteinrichtung vorgesehen. Natürlich könnten jedoch hier nicht näher dargestellte, den Ventilschaft 7 umfassende Abstreifmittel am unteren Endbereich der Führungsbüchse 12 vorgesehen sein, um ein Eindringen von Schmutzpartikeln in den Spalt zwischen Ventilschaft 7 und Führungsbüchse 12 zu verhindern.
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Die Versorgungskammer 15 ist über wenigstens eine als im Ventilgehäuse 10 vorgesehenes Bohrungssystem ausgebildete Versorgungsleitung 18 mit Kühlmedium beaufschlagbar. Hierzu ist die Versorgungsleitung 10 an eine geeignete, hier nicht näher dargestellte Kühlmediumquelle angeschlossen. Von der Fortlasskammer 17 geht wenigstens eine Entsorgungsleitung 19 ab. Die Versorgungs- und Fortlasskammern 15, 17 sind am Umfang des Ventilschafts 7 gegeneinander versetzt, zweckmäßig diametral einander gegenüberliegend angeordnet. Dasselbe gilt für die als Ein- und Ausgang 14 bzw. 17 fungierenden Anschlüsse des ventilseitigen Strömungswegs 13. Vorteilhaft befindet sich dabei die Fortlasskammer 17 auf der dem oberen Ende 8a des Gaswechselkanals 8 zugewandten Seite des Ventils 4.
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Die dem Ventil 4 zugeordnete Kühleinrichtung wird erfindungsgemäß mit einem gasförmigen Kühlmedium beaufschlagt. Gasförmig ist hier so zu verstehen, dass das Kühlmittel einen gasförmigen Aggregatzustand aufweisen oder ganz oder zumindest teilweise aus in einen gasförmigen Zustand überführbaren, z. B. verdampfbaren Komponenten bestehen kann und als Gas entsorgt wird und hierzu über die Entsorgungsleitung 19 in den Gaswechselkanal 8 eingeleitet werden kann. Die Entsorgungsleitung 19 ist dementsprechend einfach als vom unteren Ende der Fortlasskammer 17 abgehende, in den Gaswechselkanal 8 mündende Stichbohrung ausgebildet, welche die die Durchführausnehmung 11 begrenzende Wandung des Ventilgehäuses 10 durchgreift und dementsprechend einen Strömungsweg zwischen der die Fortlasskammer 17 begrenzenden Durchführausnehmung 11 und dem Gaswechselkanal 8 bildet. Damit ergibt sich zwangsläufig eine Position der auslasskanalseitigen Mündung der Entsorgungsleitung 19 in einem dem größten Krümmungsradius des gekrümmten Gaswechselkanals 8 zugeordneten, dem Kanalende 8a zugewandten Bereich.
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Zweckmäßig findet als Kühlmedium Luft Verwendung. Diese kann von einer dem Motor zugeordneten Luftversorgungseinrichtung, insbesondere der Spülluftversorgungseinrichtung abgezweigt werden. Die Spülluftversorgungseinrichtung enthält in der Regel einen durch Abgase antreibbaren Verdichter mit nachgeordnetem Kühler. Zweckmäßig wird die als Kühlmedium verwendete Luft stromabwärts vom Verdichter abgezweigt, so dass die verwendete Kühlluft einen hohen Druck und damit eine hohe Dichte aufweist und in Folge des hohen Drucks auch eine hohe Strömungsgeschwindigkeit. Vorteilhaft wird die Luft im Bereich zwischen dem Verdichter und dem diesem nachgeordneten Kühler entnommen, also noch vor einer Kühlung. Die ungekühlte Luft enthält dabei viel Feuchtigkeit, was die Kühlwirkung verbessert. Gleichzeitig ist davon auszugehen, dass auch die Temperatur der ungekühlten Luft niedriger als die Abgastemperatur ist, so dass sich eine für eine ausreichende Kühlung des Ventils 4 erforderliche Temperaturdifferenz ergibt.
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Vorteilhaft ist die kanalseitige Mündung der Entsorgungsleitung 19 bezüglich des Ventils 4 leeseitig angeordnet, d. h. die genannte Mündung ist bezüglich der Abgasströmung im Gaswechselkanal 8 stromabwärts vom Ventil 4 angeordnet und weist in Strömungsrichtung, d. h. zum oberen Ende 8a des Gaswechselkanals 8 hin.
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Der im Ventil 4 verlaufende Strömungsweg 13 hat einen in 2 mit 13a bezeichneten Vorlaufbereich und mit 13b bezeichneten Rückströmbereich. Außerdem ist eine im Ventilteller 6 umlaufende Ringleitung 20 vorgesehen, die durch Stichleitungen 21 mit dem Vorlaufbereich 13a bzw. Rückströmbereich 13b verbunden ist. Der Vorlaufbereich 13a ist über den Eingang 14 mit der Versorgungskammer 15 und der Rücklaufbereich 13b über den Ausgang 16 mit der Fortlasskammer 17 verbunden. Durch Drehen des Ventils 4 können die Drehstellungen des Eingangs 14 und Ausgangs 16 vertauscht werden, so dass sich ein Funktionswechsel derart ergibt, dass der vorher als Ausgang fungierende Anschluss nun als Eingang fungiert und umgekehrt. Dementsprechend erfolgt auch eine Umkehr der Strömungsrichtung des den Strömungsweg 13 durchströmenden Kühlmediums. Hierdurch wird erreicht, dass der Anschluss der beiden Bereiche 13a, 13b des Strömungswegs 13 an die kalte Versorgungskammer 15 bzw. warme Fortlasskammer 17 taktweise wechselt, was zu einem guten Temperaturausgleich innerhalb des gesamten Ventils 4 führt. Zum Drehen des Ventils 4 ist eine Dreheinrichtung 22 vorgesehen, die im dargestellten Beispiel durch am Schaft 7 angebrachte, radiale Flügel gebildet wird, an denen das den Gaswechselkanal 8 durchströmende Abgas vorbeiströmt. Es wäre aber auch denkbar, im Bereich der Ventil-Betätigungseinrichtung eine mechanische Dreheinrichtung vorzusehen.
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Zur Bildung des Strömungswegs 13 ist das Ventil 4, wie die 1 und 2 zeigen, mit einer vom Ventilteller 6 her angebrachten, zentralen Bohrung 23 versehen, die durch eine oder mehrere Trennwände 24 in mehrere Bereiche unterteilt ist. Die vom Ventilteller 6 her angebrachte Bohrung 23 ist, wie aus 2 erkennbar ist, im Bereich ihres unteren Endes durch einen eingeschweißten Einsatz 25 verschlossen. Das obere Ende der Bohrung 23 liegt mindestens im Bereich des Ein- bzw. Ausgangs 14 bzw. 16, vorzugsweise etwas oberhalb hiervon. Bei dem der 2 zugrunde liegenden Beispiel ist auch die Ringleitung 20 als von unten hergestellte Ausnehmung ausgebildet, die nachträglich durch einen von unten eingeschweißten, ringförmigen Einsatz 26 verschlossen ist.
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Bei der Ausführung gemäß 3 ist die Bohrung 23 durch eine Trennwand 24 in zwei nebeneinander sich befindende, im Querschnitt halbkreisförmige Bereiche unterteilt, die als Vorlauf- bzw. Rückströmbereiche des Strömungswegs 13 fungieren. Jedem Bereich ist eine radiale Anschlussausnehmung zugeordnet, die als Einlass 14 bzw. Auslass 16 fungiert. Außerhalb des Ventilschafts 7 sind hier zwei um 180° gegeneinander versetzte, radial innen durch den Ventilschaft 7 und radial außen durch die innere Wandung der die Durchführausnehmung 11 enthaltenden Gehäusebüchse begrenzte Kammern vorgesehen, von denen eine als mit der Versorgungsleitung 18 verbundene Versorgungskammer 15 und die andere als Fortlasskammer 17 fungiert, von der die Entsorgungsleitung 19 abgeht. Die beiden Kammern 15, 17 sind durch Stege 27 voneinander getrennt, deren Dicke zumindest der lichten Weite der als Eingang 14 bzw. Ausgang 16 fungierenden Wanddurchbrüche entspricht, so dass eine Kurzschlussströmung von der Kammer 15 zur Kammer 17 vermieden wird.
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Bei der Ausführung gemäß 4 sind zwei einander kreuzende Trennwände 24 vorgesehen, so dass der durch die Bohrung 23 gebildete Hohlraum in vier Strömungsbereiche unterteilt wird, die wie durch die paarweise vorgesehenen Bezugsziffern 13', 13'' angedeutet ist, paarweise dem Vorlaufbereich 13a bzw. Rücklaufbereich 13b des Strömungswegs 13 zugeordnet sind. Jeder der durch die beiden Trennwände 24 gebildeten, vier Strömungsbereiche ist mit einem als Eingang 14 bzw. Ausgang 16 fungierenden Anschluss versehen. Dementsprechend sind bei der Ausführung gemäß 4 zwei Eingänge 14 und zwei Ausgänge 16 vorhanden, die jeweils paarweise mit der als Versorgungskammer 15 bzw. der als Fortlasskammer 17 fungierenden Kammer kommunizieren.
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Bei der Ausführung gemäß 4 sind wie oben zwei am Umfang des Ventilschafts 7 diametral einander gegenüberliegende, als Versorgungskammer 15 bzw. Fortlasskammer 17 fungierende Kammern vorgesehen. Der umfangsseitige Abstand der beiden Kammern entspricht höchstens dem umfangsseitigen Abstand der die Ein- und Ausgänge 14, 16 bildenden Durchbrüche, so dass im Falle einer Drehung des Ventils stets ein Eingang 14 und ein Ausgang 16 geöffnet sind. Die Dicke der die beiden Kammern trennenden Stege 27 darf dementsprechend den umfangsseitigen Abstand der die Ein- bzw. Ausgänge 14, 16 bildenden Wanddurchbrüche nicht übersteigen. Die umfangsseitige Erstreckung der beiden als Versorgungs- bzw. Fortlasskammer 15, 17 fungierenden Kammern entspricht zumindest dem umfangsseitigen Abstand jeweils zweier umfangsseitig aufeinander folgender als Ein- bzw. Ausgänge 14, 16 fungierender Wanddurchbrüche, so dass sichergestellt ist, dass jeweils während ein Durchbruch geschlossen wird, der andere die gleiche Funktion ausübende Durchbruch bereits voll geöffnet ist.
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Die Ausführung gemäß 5 entspricht im Wesentlichen der Ausführung gemäß 4. Im Unterschied dazu sind hier jedoch nicht zwei umfangsseitig diametral einander gegenüberliegende, als Versorgungs- bzw. Fortlasskammer 15, 17 fungierende Kammern vorgesehen, sondern vier gleichmäßig am Umfang des Ventilschafts 7 verteilte Kammern, die jeweils paarweise als Versorgungskammer 15 und Fortlasskammer 17 fungieren. Selbstverständlich wäre es auch denkbar, die Bohrung 23 noch in mehr als vier Strömungsbereiche zu unterteilen und/oder am Umfang des Ventilschafts 7 noch mehr als vier Kammern vorzusehen. Die den Versorgungs- bzw. Fortlasskammern 15, 17 zugeordneten Versorgungs- und Entsorgungsleitungen 18, 19 sind im dargestellten Beispiel bezüglich der Achse des Ventilschafts 7 genau radial ausgerichtet. Es wäre jedoch selbstverständlich auch ein anderer Verlauf denkbar. So könnten z. B. die beiden Entsorgungsleitungen 19 eine gegeneinander unter einem Winkel angestellte oder etwa parallele Ausrichtung haben und zwar so, dass beide Entsorgungsleitungen 19 in bezüglich der Strömungsrichtung im Gaswechselkanal 8 stromabwärts gerichteter Richtung in diesen einmünden können.
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Bei der Ausführung gemäß 6 sind wiederum zwei diametral einander gegenüberliegende Kammern vorgesehen, von denen eine als Versorgungskammer 15 und eine als Fortlasskammer 17 fungiert. Von der zentralen Bohrung 23 des Ventilschafts 7 führen mehrere, hier drei gleichmäßig am Umfang verteilte, radiale Wanddurchbrüche, die als Eingang 14 bzw. Ausgang 16 fungieren können, nach außen zu den Kammern 15 bzw. 17. Die als Ein- bzw. Ausgang 14 bzw. 16 fungierenden Wanddurchbrüche sind zweckmäßig so angeordnet, dass sich innerhalb der Bohrung 23 eine rotierende Zyklonströmung mit absteigendem und aufsteigendem Strömungsbereich ergibt. Dies kann durch eine geeignete Neigung gegenüber der Bohrungsachse und/oder der radialen Richtung noch begünstigt werden. Der durch die Bohrung 23 gebildete Hohlraum benötigt dabei keine innere Unterteilung. Im dargestellten Beispiel ist lediglich ein zentraler Stab 28 vorgesehen, der die Ausbildung einer Rotationsströmung unterstützen kann.
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Motoren hier vorliegender Art, wie Zweitakt-Großdieselmotoren werden bei der Herstellung vielfach unter Verwendung neu gefertigter Bauteile bzw. Bauteilgruppen erstellt. Gegenüber einer kompletten Neuherstellung kann aber auch mit Vorteil die Verwendung neuer Überschussteile anderer Bauteilgruppen, sowie eine Wiederverwendung brauchbarer Teile/Bereiche anderweitig verschlissener Bauteilgruppen kompatibler Bauart vorgesehen werden. Somit erfolgt die Herstellung/Überholung einer erfindungsgemäßen Ventilanordnung bzw. einer diese enthaltenden Baugruppe oder sogar eines ganzen Motors auf sehr wirtschaftliche und umweltfreundliche Weise, weil sowohl die Ergebnisse früherer kostenaufwendiger Bemühungen als auch Material genutzt werden. Gleichzeitig werden damit Abfälle und der Einsatz von neuem Ausgangsmaterial reduziert.
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Dabei besteht jedoch die Gefahr, dass manche Bauteile, wie Ventilgehäuse etc. in einer Reihe äußerlich praktisch ähnlicher Varianten gefertigt werden, die sich mit dem bloßen Auge aufgrund ihrer äußeren Form oder mit einfachen Messmethoden nur schwer und nicht effektiv unterscheiden/identifizieren lassen. Daher wird über ein ausgesprochenes Risiko der fehlerhaften Auswahl eines damit ungeeigneten erfindugnsgemäßen Auslassventils berichtet, das bei späterer Montage zu Fehlfunktionen in einem erfindungsgemäßen Motor, insbesondere großen Zweitakt-Dieselmotor, führt. Dadurch können unvorhergesehene und kostenaufwendige Notreparaturen zwischen Serviceintervallen verursacht werden. Daher und wegen des großen Detailsumfangs, der zur Dokumentation eines erfindungsgemäßen Bauteils notwendig sein kann, wird ein solches Bauteil vorzugsweise bei den verschiedenen Gelegenheiten mit leicht erkennbaren Daten gekennzeichnet, die zweckmäßig berührungsfrei abgelesen werden können. Vorzugsweise kann ein RFID-Chip vorgesehen sein, auf dem Daten zur eindeutigen Definition/Identifikation einer Bauteilgruppe oder eines seiner Teile gespeichert sind. Auch andere Arten einer Markierung wären denkbar.
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In mindestens einer Markierung eines relevanten Teils werden vorzugsweise weitere Daten zur Authentifizierung des Bauteils aufgenommen, wozu vorzugsweise auch Herstellungs-, Genehmigungs-(IMO), Vergangenheitsdaten sowie mögliche oder geplante künftiger Gebrauchs- oder Betriebsdaten gehören sollten.
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Bei einem Auslassventil befindet sich mindestens eine Markierung vorzugsweise innerhalb drei Viertel der gesamten axialen Länge des Ventils gegenüber dem Ende der Ventilscheibe. Dadurch ist sichergestellt, dass wenigstens diese Markierung (normalerweise eine elektronische Vorrichtung, die gegenüber hohen Temperaturen empfindlich ist) eine Lage erhält, in der sie nicht durch die sehr heißen Abgase gelöscht oder zerstört werden kann, die bei geöffnetem Auslassventil aus der Verbrennungskammer austreten. Diese Markierung kann daher so exponiert werden, dass sich mit berührungsfreien Mitteln über der Verbrennungskammer dieses Auslassventils lesen lässt. Das Lesen erfolgt normalerweise vor/bei Inbetriebnahme des Motors zur Lieferung von Daten/Parametern an das Steuerssystem des Motors. Das Lesen einer solchen Markierung mit berührungsfreien Mitteln zur Erfassung der Daten von wenigstens einem Teil, wie einem der genannten Auslassventile oder des damit verbundenen Teils, lässt sich aber auch während des Laufs eines erfindugnsgemäßen großen Dieselmotors durchführen. Dadurch könnte eine Person, wie zum Beispiel ein Inspektor der IMO oder einer Schiffsversicherungsgesellschaft, das installierte Auslassventil etc. verifizieren, um den weiteren Betrieb des Motors zuzulassen. Die Daten dieser Zulassung lassen sich gleichzeitig in die Markierung einlesen, ohne dass deswegen der Motor angehalten werden muss.
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Eine andere, zusätzlich oder alternativ verwendbare Identifikationsmethode kann in der Einarbeitung leicht identifizierbarer Materialien als Markierung bestehen. Hierzu wird für das betreffende Bauteil oder wenigstens einen Abschnitt hiervon ein Materialgemisch verwendet, welches eine Anzahl verschiedener Materialkomponenten aufweist. Ein kombiniertes Konzentrationsprofil der reinen Komponenten und/oder anderer Komponenten, welches als Kombination von niedrigen Einzelkonzentrationen von puren Metallen oder anderen puren Stoffen erfassbar ist, kann dann verwendet werden, um das betreffende Bauteil zu identifizieren. Aus Sicherheitsgründen kann dann ein Bauteil mit einem anderen kombinierten Konzentrationsprofil als „nicht original” zurückgewiesen werden, da sein Material möglicherweise nicht die gewünschten Eigenschaften hat.
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Vorstehend sind zwar bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert, ohne dass jedoch hiermit eine Beschränkung verbunden sein soll. Vielmehr stehen dem Fachmann eine Reihe von Möglichkeiten zur Verfügung, um die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee an die Verhältnisse des Einzelfalls anzupassen. So wäre es z. B. auch denkbar, im Ventilschaft 7 anstelle von oder zusätzlich zu einer Unterteilung der Bohrung 23 durch eine oder mehrere Trennwände 24 zur Bildung der Äste 13a, 13b des Strömungswegs 13 individuelle Kanäle z. B. in Form einzelner Bohrungen vorzusehen. Ebenso wäre es denkbar an Stelle jeder gezeichneten Ver- bzw. Entsorgungsleitung 18, 19 zwei oder mehrere benachbarte Teilleitungen vorzusehen, um die gewünschte Orientierung im Bereich ihrer Mündung in den Gaswechselkanal zu erleichtern. Dies gilt für alle Beispiele gemäß 3–6. Ferner kann an Stelle der im Querschnitt sektorförmigen Gestaltung der Kammern 15, 17 auch eine durch einfache Bohrungen oder, wie oben schon erwähnt durch einander benachbarte miteinander verschnittene Bohrungen gebildete Ausführung der genannten Kammern vorgesehen sein. Auch dies gilt für alle dargestellten Beispiele.
