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Ventil für Brennkraftmaschinen großer Leistung Die Erfindung bezieht
sich auf ein Ventil für Brennkraftmaschinen großer Leistung, insbesondere ein Aüslaßventil
fÜr GroMgasmaschinen, bei dem der an dem Ventilkopf anschließende Teil des Ventilschaftes
durch teleskopartig mit Spiel zusammenwirkende Schirme ges chützt ist, welche von
einem gasförmigen Kühlmittel durchströmt sind.
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Die bekannien Ventile dieser Art haben ein-en vollwandigen Ventilkopf,'
des-sen Kühlung dadurch be-
wirkt wird, daß der-mit dem Ventilkopf verbundene
Schirm durch das'- vorbeiströmende gasförmige Kühlmittel gekühlt wird, so daß die
Wärme des Ventilkopfes durch den übergangsquerschnitt zwischen Ventilkopf und Schirm
in den Schirm abströmt. Durch diese Art der Kühlu'ng wird zwar eine gute Kühlung
der Ventilsp#indel, aber eine sehr mangelhafte Kühlung des Ventilkopfes erreicht.
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Erfindungsgemäß läßt sich eine wesentlich bessere Kühlung des Ventilkopfes
dadurch erreichen, daß in an sich bekannter Weise dem hohlen, innenverrippten Ventilkopf
das Kühlmittel durch den Ventilschaft zugeführt wird, daß das Kühlmittel einen spiralförmigen
Kühlkanal im Ventilkopf von innen nach außen durchströmt und am Ende des Kühlkanals
in einen scheibenförmigen Ringraum eintritt, der auf der dem Verbrennungsraum abgelegenen
Seite des Ventilkopfes liegt, und daß das Kühlmittel durch Bohrung#en in der Ventilkopfwand
in die teleskopartige Schirmvorrichtung übertritt und durch diese hindurch abströmt.
Durch die spiralförmige Anordnung des Kühlkanals im Innern des hohlen Ventilkopfes_
wird erstens eine sehr große Wärmeübergangsfläche. geschaffen, und zweitens' erhält
das durch den verhältnismäßig engen Kanal strömende Kühlmittel eine große Strömtingsgeschwindigkeit.
Beide Maißnahmen ergeben eine wesentliche Verbesserung der Kühlwirkung gegenüber
den bekannten Ausführungen.
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Eine strömungstechnisch günstige Gestaltung für den Austritt des Kühlmittels
aus den Ventilkopf kann dadurch erhalten werden, daß an den Austrittsbohrungen des
Ventilkopfes der scheibenförmige Rückführraum in einen Ringraum übergeht.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann der mit dem Ventilkopf
verbundene Schutzschirm von einem mit der Ventilspindelführung verbundenen feststehenden
Schutzraum umgeben sein. Hie.rdurch werden die Auspuffgase mit Sicherheit von dem
mit dem Ventilkopf verbundenen Schirm abgehalten, der infolge der auf ihn wirkenden
Massenkräfte besonders hohen mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt ist. Bei den
bekannten Ventilen ist der mit dem Ventilkopf verbundene und mit diesem hin- und
hergehende Schutzschirm nicht von einem feststehenden Schutzschirrn umgeben, so
daß er von außen von den heißen Auspuffgasen bestrichen wird und durch das in ihnenenthaltene
Kohlenoxyd aufgekohlt wird, wodurch sicli sein Materialgefüge ungünstig verändert
und seine Festigkeit bedeutend herabgesetzt wird.
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Die Zuführung des Kühlmittels zu dem durch die teleskopartig übereinandergreifenden
Schutzschirme gebildeten Raum kann nach einer besonderen Ausbildung der Erfindung
dadurch geschehen, daß in die Bohrungen Rohre eingesetzt sind, die jeweils so weit
in den der Ventilspindel zunächst liegenden Teleskopschirmraurn hineinragen, daß
das dadurch abgeleitete Kühlmittel wenig über den Boden dieses Teleskopschirmraumes
aus den Rohren austritt.
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Zur besseren Kühlung des Teleskopschirniraumes können weiterhin mehr
als zwei ringförmige Teleskopschirme vorgesehen sein, wobei die Schutzschirme einander
derart teleskopartig übergreifen, daß dadurch ein labyrinthartiges Kanalsystem für
das abziehende Kühlmittel gebildet wird.
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In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch
dargestellt. Es zeigt Fig. 1 einen Axialschnitt eines Auslaßventils gernäß
Erfindung nach der Linie I-1 in Fig. 2, Fig. 2 einen Horizontalschn.itt nach der
Linie 11-11
in Fig. 1,
Fig. 3 und 4 zwei Axialschnitte ähnlicher
Ausführungsformen.
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In dem als Ganzes mit 1 bezeichneten Ventil kopf, der auf der
Ventilspindel 2 aufsitzt, sind durch an der gewölbten Veentilkopfwandung la nach
innen vorspringende Rippen 3, die zusammenhängend eine von der Ventilkopfmitte
sich nach außen audwindende
Spirale bilden, sowie durch eine diesen
Rippen 3 anliegende Zwischenwand-4 Durchgänge 5 geschaffen, die ihrerseits
zusammenhängend eine sich von innen nach außen aufwindende Hohlraumspirale bilden.
An ihrem inneren oder Gentg-gJen Ende gehen die Durchgänge 5 in einen. kraen#artigge
Ventilspindelverlängerung 2a umgejenden R . ingrau Z in
6 über, du . r - eh den die-Luft- oder ein anderes gasförmiges
Kühlmittel aeit-- D-urch#iingen 5 ift ARIchtung' der Pfeile X zugeführt wird.
An ihrerp,#gß#eren oderperipheren Ende gehen die Durchgänge 5 , in
-einen Ringkanal 8 über, von dem aus das Kühlmittel- anschließend
durch einen unterhalb - des o Zwisffienbodens 4 verlaufenden scheibenfönnigen
Ringra#M 9 in -der P - feilrichtung ]# wieder nach der Ven'tilkopfmitte
hin bis zu einem die Ventilspindel umgebenden Ringraum 10 geführt wird. Dieser
Ringraum 10 ist durch den Zwischenboden 4 und die untere Ventilwand
11 des Ventilkopfes einerseits sowie den hier vorspringenden *Kragen 2a der
Ventilspindel ander&seits begrenzt. Von 'dem Rinkraum 10 führen Bohrungen
12, die im wesentlichen parallel zur Ventilspindelach ' se verlaufen, nach
dem durch die teleskopaxtig übereinandergreifenden Schutzschirme 13, 14 gebildeten
Raum 15, der beiden Schutzschirmen zugeordnet ist und sich anschließend in
einen inneren Raum 15a und einen äußeren Raum 15 b unterteilt. Der
Raum 15 a wird dabei im wesentlichen durch den auf der Ventilspindelführung
16 auf -sitzenden inneren Schutzschirrn 13 und die Ventilspindel 2
begrenzt, während der Raum 15 b durch den Schirm 13 und den in ein.#m
bestimmten radialen Ab-
stand davon an der Unterseite des Ventilkopfes befestigten
äußeren Schutzschirm 14 gebildet wird. Das von den Durchgängen 5 des Ventilkopf
es über Ringkanal 8 und scheibenförmigen Ringraum 9 nach dem Ringraum
10 geführte Kühlmittel wird durch die, Bohrung 12 zwangläufig nach den durch
die Schtitzschi rme 13, 14 gebildeten Räume 15, 15 a,
15 b geführt und kann erst nachdem es diese Räume durchlaufen hat, nach
dein Ventilgehäuse entweichen. Um auch eine gute Durchlüftung des Raumes 15a zu
erzielen, können, wie dies in Fig. 3 und 4 gezeigt ist, in den Bohrungen
12 Rohre 17 eingesetzt sein, die zusätzlich an der Ventilspindel 2 befestigt
werden können. Diese Rohre ragen so, tief in,-den von dem inneren Ringschirrn
13 umschlossenen Raum 15 a hinein., daß während des Aufsitzens des
- Ventils ein gründliches Ausspülen dieses Raumes von unten nach oben stattfindet.
Außerdem können diese Rohre leicht gebogene Mündungen haben, um gleichzeitig eine
kreisende Bewegung des nach oben strö ' menden Kühlmittels einzuleiten. Durch
diese Rohre wird auch bei gehobenem Ventil das Kühlmittel -noch sicher in den Raum
15 a
geblasen.
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Um den Schirm 14 noch besser zu kühlen und die CO,7haltigen Abgase
noch besser davon abzuhalten, kann man um den-selben herum auch auf seiner der Ventilspindel
abgekehrten Seite noch einen vom Kühlmittel durchströmten Raum vorsehen. Dies läßt
sich, wie in Fig. 4 gezeigt, dadurch erreichen, daß der auf der Ventilspindelfühlrung
16 aufsitzende Ringschirm 13 durch einen Schirm 13a ergänzt wird,
der einen größeren radialen Abstand von der Ventilspindelachse als der Ringschirm
14 aufweist. Auf diese Weise wird an den Schutzschirmen ein labyrinthartiges Kühlkanalsystem15a,
15b, 15c geschaffen, in dem die Kühlluft an einer möglichst
großen wärmeabgebenden Fläche der Schirme vorbeigeführt wird.
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Die spiralförrnig verlaufenden, Kanäle oder Durchgänge 5 können
durch -.entsprechende Querschnitts7 bernessung zwischen den Rippen 3 dem
jeweils erforderlichen oder gewünschten Kühlmitteldurchgang angepaßt werden. Notwendigenfalls
lassen sich die Kühlrippe,n 3 auch so beinessen, daß die Durchgänge
5
an allen Stellen gleichen oder nahezu gleichen Querschnitt haben.
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An den Rohrkanal 7 der Ventilspindel ist, beispielsweise über eine
(hierin nicht weiter gezeigte) flexible Leitung, die Kühlmittelzufuhr angeschlossen,
die in der vorerwähnten Weise z. B. durch ein der Verbrennungskraftmaschine betriebsmäßig
zugeordnetes Gebläse erfolgen kann.
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Die durch die Erfindung erzielten Vorteile bestehen darin, daß, abgesehen
von den grundsätzlichen Vorr zügen der Luftkühlung gegenüber der üblichen Wasserkühlung
der Ventile mit Spindel, durch die er-# findungsgemäße Art der Abführung der Luft
Ödex des anderen gasförmigen Kühlmittels zugleich mit dem schon erwähnten Schutz
der Teleskopabschirmung vor zu starker Erwärmung -und vor allem der so schädlichen
»Aufkohlung« auch eine zusätzliche Küh-, lung des am Ventilkopf anschließenden Ventilspindelhalses
herbeigeführt wird.
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Die Erfindung ist nicht auf die hierin gezeigte Ausführungsform beschränkt.
Vielmehr sind hinsichtlieb der konstruktiven Einzelheiten noch mancherlei Änderungen
und Abwandlungen möglich" die in den Erfindungsgedanken mit einbezogen sind. So
können beispielsweise in dein scheibenförmigen Ringraum 9
zusätzlich noch
leitschaufelartige Rippen angeordnet werden, wodurch die in den spi.,ralförmigen
Durchgängen. 5 erzeugte Wirbelbewegung der Luft im Ring#-raum.
9 fortgesetzt wird. Ebenso können beispielsweise bei Verzicht auf die Rohre
17 die Bohrungen 12, durch die die Luft oder das andere gasförrnige Kühlmittel
in die Tel-esko#präume 15 a, 15 b geblasen wird, anstatt parallel
zur Ventilspindelachse nach Art einer steilen Schraubenlinie schräg liegend dazu
verlaufen, wodurch in diesen Räumen ebenfalls eine Wirbelbewegung eingeleitet würde.