DE10217719A1 - Beweglicher, heißen Gasen ausgesetzter Verschlusskörper eines Ventiles - Google Patents

Abstract

Ein beweglicher, heißen Gasen ausgesetzter Verschlusskörper eines Ventils, insbesondere eines Gaswechselventils eines Verbrennungsmotors, mit einem an einen Ventilsitzring anlegbaren Dichtungsbereich soll eine gute Wärmeableitung außerhalb eines mit dem Verschlusskörper verbundenen ölgeschmierten Führungsmittels ermöglichen. DOLLAR A Zu diesem Zweck zeichnet sich ein solcher Verschlusskörper dadurch aus, dass zumindest ein den heißen Gasen am stärksten ausgesetzter Oberflächenbereich des Verschlusskörpers bis zumindest direkt an den Dichtungsbereich dieses Verschlusskörpers aus jeweils wenigstens einem ersten und zweiten Material besteht, wobei das zweite das erste Material nach außen wärmeleitend überdeckt und gegenüber dem ersten Material eine höhere Wärmeleitfähigkeit besitzt.

Description

• Die Erfindung betrifft einen beweglichen, heißen Gasen ausgesetzten Verschlußkörper eines Ventiles, insbesondere eines Gaswechselventiles eines Verbrennungsmotors nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
• Bei Verschlußkörpern von Gaswechselventilen eines Verbrennungsmotors ist es bekannt, den Verschlußkörper zumindest in Teilbereichen der von den heißen Verbrennungsgasen beaufschlagten Oberfläche aus einem innenliegenden, außen mit einem Isoliermaterial versehenen Grundmaterial auszubilden. Das Isoliermaterial kann dabei in unterschiedlicher Form aufgebracht sein.
• Aus US 1,775,488 ist es bekannt, in den Ventilteller eines gattungsgemäßen Verschlußkörpers eine den heißen Gasen zugewandte Partie eines eingeschmiedeten Metalls mit einer gegenüber dem Grundkörper höheren Wärmeleitfähigkeit vorzusehen. Dieser eingeschmiedete Metallbereich mit erhöhter Wärmeleitfähigkeit ist dort lediglich in einem Bereich vorgesehen, der direkt an den Ventilschaft angrenzt, während derjenige Bereich des Ventiltellers, der bei einem geschlossenen Ventil direkt an den Ventilsitz angrenzt, aus dem Grundmaterial mit geringerer Wärmeleitfähigkeit besteht. Der eingeschmiedete Bereich eines Metalls mit gegenüber dem Grundmaterial des Ventiltellers erhöhter Wärmeleitfähigkeit hat dort ausschließlich den Zweck, Wärme bevorzugt in den Ventilschaft einzuleiten, während keine bevorzugte Wärmeleitung in Richtung des äußeren mit dem Ventilsitz in Berührung kommenden Ventiltellerrandes erfolgen soll.
• Die Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, eine Oberflächenbeschaffenheit des gattungsgemäßen Verschlußkörpers in den im besonderen Maße von heißen Gasen beaufschlagten Zonen zu schaffen, durch die eine gute Wärmeableitung aus dem Verschlußkörper erfolgen kann. Die Wärmeableitung soll insbesondere in einer Art erfolgen, durch die in Führungsbereichen des Verschlußkörpers, in dem dieser ölgeschmiert in Führungsmitteln gleitet, keine Ölverkokung durch einen zu heißen Verschlußkörper auftreten kann.
• Gelöst wird dieses Problem durch eine Ausgestaltung eines gattungsgemäßen Verschlußkörpers nach den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1.
• Zweckmäßige und vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Lösung sind Gegenstand der Unteransprüche.
• Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die den heißen Gasen ausgesetzten Oberflächenbereiche des Verschlußkörpers nicht mit thermischem Isoliermaterial zu versehen, sondern mit einem gegenüber einem Grundmaterial des Verschlußkörpers höher wärmeleitenden Material, das sich insbesondere bis in diejenigen Bereiche erstreckt, in denen der Verschlußkörper bei geschlossenem Ventil den Ventilsitz kontaktiert. Hierdurch soll in verstärktem Maße Wärme über den Ventilsitz abgeführt werden. Das Grundmaterial kann dagegen in erster Linie nach Festigkeitgesichtspunkten ausgelegt werden. Ferner wird durch die erfindungsgemäße Maßnahme innerhalb des Verschlußkörpers ein Abbau von Temperatur- und Spannungsspitzen erreicht.
• Das gegenüber dem Grundmaterial des Verschlußkörpers besser wärmeleitfähige Oberflächenmaterial kann in beliebiger Weise auf dem Grundkörper angebracht werden, wie beispielsweise durch Beschichten oder Aufplattieren. Die Dicke des gut wärmeleitfähigen Oberflächenmaterials kann bis zu etwa 5 mm reichen, wobei bevorzugt Schichtdicken zwischen 0,1 und 1 mm verwendet werden sollen.
• Gegebenenfalls kann die gut wärmeleitende äußere Schicht des Verschlußkörpers auch noch mit einer dünnen Korrosionsschutzschicht versehen werden, wobei darauf zu achten ist, dass hierdurch die Wärmeleitfähigkeit in dem äußeren Verschlusskörperbereich nicht oder zumindest nur äußerst wenig herabgesetzt wird.
• Mit Bezug auf einen Verbrennungsmotor können im Bereich des Brennraumes auch andere, an diesen direkt angrenzende Wandbereiche, die lokal hochtemperaturbelastet sind, beispielsweise sogenannte hotspot-Bereiche, in erfindungsgemäßer Weise mit einem gut wärmeleitenden Material überdeckt sein.
• Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt.
• In dieser zeigen jeweils in einem Längsschnitt
• Fig. 1 einen Ventilteller mit angrenzendem Ventilschaft eines Gaswechselventiles eines Verbrennungsmotors mit einem Ventilteller mit Vollmaterial im radialen Außenbereich,
• Fig. 2 einen Ventilteller mit angrenzendem Ventilschaft, wobei im Gegensatz zu der Ausführung in Fig. 1 ein im radialen Außenbereich hohler Ventilteller vorliegt.
• Bei beiden Ausführungen des Ventiltellers ist jeweils in demjenigen Bereich, der den heißen Verbrennungsgasen der Brennkammer eines Verbrennungsmotors ausgesetzt ist, auf ein als Grundmaterial dienendes erstes Material 1 ein die Oberfläche bildendes zweites Material 2 mit einer höheren Wärmeleitfähigkeit aufplattiert. Das aufplattierte zweite Material 2 mit einer gegenüber dem ersten Material 1 höheren Wärmeleitfähigkeit erstreckt sich nach radial außen bis direkt an denjenigen Bereich heran, in dem der Ventilteller bei geschlossenem Ventil an dem ihm zugeordneten Ventilsitz anliegt.
• Gegenüber den gezeichneten beiden Ausführungsbeispielen kann das zweite Material 2 mit der höheren Wärmeleitfähigkeit über die radial außenliegenden Kanten des Ventiltellers in Richtung des Ventilschaftes hinausragen, wobei allerdings derjenige Bereich des Ventiltellers, der den Ventilsitz direkt kontaktiert, aus Verschleißgründen ausgespart bleiben soll.
• Um gezielt unterschiedliche Wärmeleitungen oder bestimmte, gewünschte Wärmeverteilungen an dem Verschlusskörper erzielen zu können, kann das zweite Material Bereiche unterschiedlicher Dicken aufweisen.

Claims (6)

1. Beweglicher, heißen Gasen ausgesetzter Verschlußkörper eines Ventiles, insbesondere eines Gaswechselventils eines Verbrennungsmotors, mit einem an einem Ventilsitzring anlegbaren Dichtungsbereich, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein den heißen Gasen am stärksten ausgesetzter Oberflächenbereich des Verschlußkörpers bis zumindest direkt an den Dichtungsbereich dieses Verschlußkörpers aus jeweils wenigstens einem ersten und zweiten Material (1 bzw. 2) besteht, wobei das zweite (2) das erste (1) Material nach außen wärmeleitend überdeckt und gegenüber dem ersten Material (1) eine höhere Wärmeleitfähigkeit besitzt.

2. Verschlußkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Material (2) sich unter Ausschluß des Dichtungsbereiches, in dem der Verschlußkörper den Ventilsitzring kontaktiert, über den Dichtungsbereich hinaus erstreckt.

3. Verschlußkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Material (2) eine Dicke bis zu 5 mm einnimmt.

4. Verschlußkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Material (2) eine Dicke zwischen 0,1 und 1 mm besitzt.

5. Verschlußkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Material (2) auf dem ersten Material (1) aufplattiert oder durch Beschichten aufgebracht ist.

6. Verschlußkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Material (2) mit mindestens einer korrosionsschützenden Schicht überzogen ist.