DE1700149C - Gaswechselventil für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Gaswechselventil für Brennkraftmaschinen, insbesondere Auslaßventil, dessen tragende Schaft- und Ventiltellerteile — gegebenenfalls mit Ausnahme des Sitzflächenbereichs — aus einem Stück ausgebildet sind, wobei der Ventilteller wenigstens eine ringförmige thermisch isolierende Zwischenschicht von fester Konsistenz besitzt, die koaxial zur Ventilachse zwischen der Sitzfläche und der Stirnfläche des Ventils angeordnet ist und nahe an die Sitzfläche heranreicht.

Bei den bekannten Ventilen dieser Art wird durch die ringförmige thermisch isolierende Zwischenschicht erreicht, daß die Wärmeableitung von der den heißen Verbrennungsgasen ausgesetzten Stirnfläche des Ventiltellers zur Sitzfläche hin, die in der Öffnungsstellung des Ventils durch die vorbeiströmenden heißen Auspuffgase stark erhitzt wird, weitgehend unterbrochen wird. Jedoch erstrecken sich bei den bekannten Konstruktionen Hohlräume oder Schlitze vom Rand des Ventiltellers bis nahe an dessen Mitte. Dadurch ist die Wärmeableitung vom Ventilteller in den Ventilschaft, der mit dem Ventilteller aus einem Stück besteht, weitgehend verringert, so daß die Gefahr der Überhitzung der Stirnfläche des Ventiltellers besieht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Ventil so auszubilden, daß bei guter Abschirmung der Sitzfläche des Ventilteller gegen von der Stirnfläche des Ventiltellers abgeleitete Wärme die Wärmeableitung zum Ventilschaft möglichst groß ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Zwischenschicht in ihrer radialen Abmessung auf den Bereich der Sitzfläche begrenzt ist.

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die von den heißen Gasen auf die Stirnfläche des Ventiltellers übertragene Wärme über einen großen Quer-

schnitt des Ventiltellers zum Ventilschaft abgeleitet bare Metalldichtung 6 A *^e'^che!|^_ht anTeö'rdneteü

werden kann und nur ein verhältnismäßig schmaler darstellt Vermittels dieses waage * _{der Tem}_

äußerer RingteU des Querschnittes, in dessen Bereich Wärmeschildes ^^'^.^"veitils erreicht so daß

die Zwischenschicht angeordnet ist, für die Ableitung peratur der Sitzfläche 4 des ve _pe'_icheiten

der Wärme ausfällt Daher bleibt der Ventilteller S nur ein geringer Teil der im ν emiuc _B

kühler als bei den bekannten Konstruktionen. Da der Wärme zu der Sitzflache 4 S^e'^anS¹· _{3 und} 4 _zeigen

Ventilteller nur in seinem Randbereich durch die Die Ausführungen g^aö aen^^r _si£_{fl8che des} yf_en_

Zwischenschicht geschwächt ist so ist die mecha- ein abnehmbares Teil, das ι _WSrmeschjid bildet

nische Festigkeit des Ventils wenig beeinträchtigt. tils praktisch e.nen vollständigen WanMscj»«^·

Den Gegenstand der Erfindung weiter ausbildende xo Bei der Ausführung β??¹™ Γ'* _{hmung ver}.

Merkmale und Vorteile der Erfindung sind aus der teller 2 an seinem Rand mit en«*^Ausne g

Beschreibung einiger Ausfuhrungsbeispiele ersieht^ sehen, deren Querschnitt im w^""*"¹™ _{Die senk}.

lieh. In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise Seiten 7, 8, 9 eines Secnse^C»£S oeg^r ·

und schematisch dargestellt. Es zeigt . rechte Seite 7 .st ™r Aufnahme eines' «j^SeS ib

Fig.l eine Seitenansicht eines Ventils, teilweise i₅ 10 mit einem Gewinde versehen^ Der^'"J^ß™

geschnitten mit einer sich im wesentlichen parallel zur kann aus dem gleichen Stahl Destenen w

Ventilachse erstreckenden Ringnut, teller 2 und trägt g^^.t.g ^fg^™ ¹^

F i g. 2 eine Seitenansicht wie in F i g. 1, jedoch mit auf der waagerechten Seite 9 der ^A£"^eJ^munf ™'

einer sich im wesentlichen senkrecht zur Ventilachse welche mit einer I»>'^^hjf'" ^££^htet ' ₍

erstreckendeaRingnut » Diese Isolierschicht 11 besteht be.sp.elswe*e wem

F i g. 3 eine Seitenansicht wie in F i g. 1, jedoch mit dem Ausführungsbeisp.el gemäß F. g. 1, *™™"

einenfdie Sitzfläche des Ventils tragenden Schraub- ^£^^^^^Δ^^^

"I'i g. 4 eine Seitenansicht wie in F i g. 3, jedoch der Gewindering 10 einen solchen ge«^^ ohne Luftspalt zwischen Schraubring und Ventilteller, as zwischen dem Ring und derae κ β Wärme-

Das Auslaßventil gemäß F i g. 1 besteht aus e=nem ^}^ⁿ^^££S^SS^Sl^- Ventilschalt 1 und einem Ventilteller 2. Die Stirn- ^schirm ^^"^-^XL ^m Gewinde 7 stellt fläche 3 des Ventiltellers 2 ist durch vorbeiströmende anderliegenden <*™£™™™ Auf Sse WeIse heiße Gase besonders starker Erwärmung ausgesetzt. e.nen wirksamen Wa ^fl'^ehrnbaren Ringes, der Mit der Sitzfläche 4 liegt der Ventilteller 2 bei ge- 30 erhalt man «rnMttelscheses abnehmbaren g ,, schlossenem Ventil am Ventilsitz des Zylinderkopfes e.ne Ausnehmung 12 zumE'ⁿ™ *" _{ώ γ} „. an. Die Abgabe der an der Stirnfläche 3 des Ventil- «»"»^!^^^■HS^SidfiSS^i^Wi^ tellers aufgenommenen Wärme an den Ventilsitz wird sitzfläche 4 bildet, eine ^^°_nüb%_{T der} im durch eine Ringzone mit geringer Wärmeleitfähigkeit isolierung der Vgtagadte 4 gegenu verhindert, welche in unmittelbarer Nähe der Sitz- 35 Ventilteller 2 ^a"|g^esP^e'^c"f"^e _n ⁿ _di^ »ber den Ventilfläche 4 des Ventils in dem Ventilteller 2 angeordnet folgedessen praktisch vollständig über üen ventil ist. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel be- schaft 1 abgeleitet wird. Wirkune eines

steht diese Ringzone aus einer Ringnut 5, die mit Die durch das Gewinde ausgeübte Wirkung^e.ncs

einer im wesentlichen parallel zur Achse*-*' des Wärmesch.ldes ermöglicht auch wie ,„ F 'fr^ar Ventils verlaufenden Achse in dem Ventilteller2 an- 4» gestellt ist, den Hohlraum ¹^™ίΖ££^η£_τ geordnet und mit einem wärmeisolierenden Werk- ring 13 und dem Körper des Vent wegzulassen _De stoff 6 angefüllt ist. Für diesen Werkstoff können ein in F i g. 4 dargestellte Ring 13 »» '^m^™_cS oder mehrere Metallpulver verwendet werden, die kegelstumpfformig und mit ?>neni flachen ^Que™ vermittels eines Metallisierungsverfahrens oder eines ausgebildet und vermittels eines Gewindes 14 auf.den Metallbeschichtungsverfahrens in die Nut eingesprüht 45 Ventilteller 2 aufgeschraubt Er heg» "«^er ae«ten werden. Auch wenn das eingesprühte Metall, bei- fläche 15 der Ausnehmung de' VentUteHers 2 auf, .u spielsweise Aluminium, selbst ein ausgezeichneter welcher sich eine Isolierschich 16^befinde1. die^ bei Wärmeleiter ist, erhält es durch dieses Verfahren eine spielsweise wie in den ^™^η8^^ Porosität, die zur Bildung einer hochisolierenden beispjelen durch em Metal sier_A"^^eJ«^hren _d ^hJ _c Ringzone führt. Die Masse des in der Nähe der Sitz- 50 gestellt worden ist. Die kegelige Ausbildung und j fläche des Ventils 4 befindlichen und erwärmten koaxiale Anordnung des Ringes 13 '"^ J^¹J Metalls, von welcher der an die Sitzfläche des Ven- Achse *-*" des Ventils »wie der ^^^c"^ tils 4 abgegebene Wärmefluß abhängt, ist somit stark gestattet eine besonders wrJ^sa™ ^^f ^J ^ vermindert. Es ist daher möglich, für die Sitzfläche der in der Zone «^de? dentils ge^sPj^;^rJⁿ ™' des Ventils 4 einen üblichen Werkstoff zu verwenden, 55 in Richtung ^d« Venülschafte 1. D^ Anordnunfc der weniger kostspielig und insbesondere Stoß- ergibt somit ein Ventil, das eine große Warmefest.t hpansnriichuneen und der Korrosion gegenüber keit besitzt.

Sgei eÄlich ist als die bei bekannten" Ventilen Die für einen Wärmeschild ta,einemVentrt nach der

für hohe Temperaturen verwendeten Werkstoffe. Erfindung beschriebenen Formen konnten in zah

Bei der Ausführunesform gemäß Fig. 2 ist der 60 reiche andere Formen abgeändert werden. Olei-Ventütetr 2 mit e'Ä Stichen flauen Ring- cherweise läßt sich die ^^^StfA nut ausgestattet, die sich in einer zur Ventilachse im Isolierung verwendeten Werkstoffes ™^d J™;"™ wesentlichen s^krechten Ebene erstreckt. Diese ren für ^sen Aufbringung m >^.elfal ge Wejj^jb Ringnut bildet einen Wärmeschild oder einen Wärme- wandeln. Beispielsweise können an Stelle eines Mctan schirm für die Sitzfläche4 des Ventils gegenüber der 6_S pulvers auch feuerfeste Körper «fce z.B. au1 Zn-ko-i Stirnfläche 3 des Ventils, von welcher der stärkste oder aus Alum.n.um best ehe -^^S, Wärmefluß ausgeht In dem hier dargestellten Beispiel zwar etwas zerbt«hlicl«r si^.^^hjm Hmblick befindet sich in dieser Ringnut eine elastisch verform- auf die Isolierung noch bessere Ergebnisse lieh.ni.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Gaswechselventil für Brennkraftmaschinen, insbesondere Auslaßventil, dessen tragende Schaft- und Ventiltellerteile — gegebenenfalls mit Ausnahme des Sitzflächenbereichs — aus einem Stück ausgebildet sind, wobei der Ventilteller wenigstens eine ringförmige thermisch isolierende Zwischenschicht von fester Konsistenz besitzt, die koaxial zur Ventilachse zwischen der Sitzfläche und der Stirnfläche des Ventils angeordnet ist und nahe an die Sitzfläche heranreicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht in ihrer radialen Abmessung auf den Bereich'der Sitzfläche begrenzt ist.

2. Ventil nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht (6) eine ringförmige Nut (5) ausfüllt, die auf der der Stirnfläche (3) gegenüberliegenden Fläche des Ventiltellers (2) und unmittelbar neben der Sitzfläche ao (4) des Ventils gelegen ist, nach innen hin radial an die Sitzfläche angrenzt und eine größere axiale Abmessung als ein die Sitzfläche (4) tragender Dichtring besitzt (Fig. 1).

3. Ventil nach Anspruch 1 mit einer flachen, as kreisringförmigen Zwischenschicht in einer schlitzförmigen zylindrischen Nut, deren sich gegenüberliegende Seitenwände plan und senkrecht zur Ventilachse ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht (6A) homogen ausgebildet ist, mit ihrer in radialer Richtung äußeren FJäche mit der Umfangsfläche des Ventiltellers (2) abschließt, zwischen dessen Stirnfläche (3) und Sitzfläche (4) gelegen und von einem die Sitzfläche tragenden Dichtning getrennt ist (Fig. 2).

4. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht (11; 16) auf wenigstens einem Teil (9; 15) der Oberfläche (7, 8, 9; 14,15) eines ringförmigen Absatzes aufliegt, der koaxial am äußeren Rand der Fläche des Ventiltellers (2) vorgesehen ist, die der Stirnfläche (3) gegenüberliegt, und daß ein Ring (10: 13). der die Sitzfläche (4) trägt, mit einem Innengewinde versehen und auf einem mit Gewinde versehenen zylindrischen Wandungsteil (7; 14) des Absatzes aufgeschraubt ist (F i g. 3 und 4).

5. Ventil nach Anspruch 4 mit einem ringförmigen abgeschlossenen Hohlraum, in dem sich Luft befindet, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum zwischen dem Ring (10) und dem Boden (7, 8, 9) des Absatzes durch die Zwischenschicht (11) und den mit Gewinde versehenen zylindrischen Wandungsteil (7) begrenzt ist (F i g. 3).

6. Ventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Absatz (7, 8, 9) durch eine innere, zylindrische und mit einem Gewinde versehene Wand (7), eine daran anschließende, konisch zur Stirnseite (3) des Ventiltellers (2) hin divergierende Wand (8) und eine daran wiederum anschließende, in radialer Richtung verlaufende Wand (9) begrenzt ist, auf der die Zwischenschicht (11) aufliegt, und daß der mit Gewinde versehene Ring (10) mit einer Fläche gegen die Zwischenschicht (11) liegt und eine weitere Fläche besitzt, die in einem gewissen Abstand zur konischen Fläche (8) des Ventiltellers liegt und mit dieser den Hohlraum einschließt (Fig. 3).

7. Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der mit einem Gewinde versehene Ring (13) als konische Scheibe ausgebildet ist, die in dem Absatz angeordnet ist, der durch ein mit Gewinde versehenes, zylindrisches Wandteil (15) und ein an dieses angrenzendes konisches koaxiales, zur Stirnfläche (3) des Ventiltellers (2) hin divergierendes Wandteil (15) gebildet ist, wobei zwischen dem Ring (13) und dem zylindrischen Wandteil (15) die Zwischenschicht (16) angeordnet ist und wobei der die Sitzfläche tragende Ring (4), der mit dem Gewinde versehene Ring (13) und die Zwischenschicht (16) in Achsrichtung gesehen deckend aufeinanderliegen (F i g. 4).

8. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die thermisch isolierende Zwischenschicht (6,6 A, 11,16) aus einem hitzebeständigen Material, wie beispielsweise Zirkon oder Aluminium, besteht.

9. Ventil nach einem der Ansprüche I bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die thermisch isolierende Zwischenschicht (6, 6/1,11,16) aus einer porösen metallischen Schicht besteht, die aus Metallpulver mit einem Metallisierungsverfahren hergestellt ist.

10. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die thermisch isolierende Zwischenschicht (6) aus einer Metall-Asbestdichtung oder aus einem ähnlichen Material besteht.