DE1960331A1

DE1960331A1 - Kegelventil,insbesondere fuer Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE1960331A1
Application number: DE19691960331
Authority: DE
Inventors: Ferdinand Dipl-Ing Piech; Rolf Dipl-Ing Weber
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 1969-12-02
Filing date: 1969-12-02
Publication date: 1971-06-03
Also published as: US3710773A; US3666139A; FR2072186A5; GB1293666A

Description

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PORSCHEKG · 7 STUTTGART-ZUFFENHAUSEN - PORSCHESTRASSE 42

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Kegelventil,, insbesondere für Brennkraftmaschinen.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kegelventil, insbesondere für Brennkraftmaschinen, dessen Ventilschaft einen vom Schaftende ausgehenden Hohlraum aufweist, der sich bis in den Ventilkegel erstreckt und in dessen Bereich durch einen Deckel verschlossen ist.

Zweck der Erfindung ist die Schaffung eines Kegelventiles zur Steuerung des Gaswechsels von Brennkraftmaschinen.

Es ist bereits ein Kegelventil mit Hohlschaft bekannt (DPA A 2702 vorn 6·3·19^3>' Kl. 46 c^ 3). Bei dieser Ausführung ist der Hohlraum des Ventilschaftes im Bereich des Ventilkegels durch einen Deckel verschlossen. Der Deckel wird durch Auftragschweißen mit dem Ventilschaft verbunden, wobei die Schweißnaht gleichfalls als Panzerung für den Ventilsitz dient. Desweiteren wird bei dieser Ausführung das Schaftende durch Schweißen mit dem Ventilschaft verbunden. Diese Ausführung hat den Nachteil, daß durch die Auftragschweißung der gesamte Ventilkörper im Bereich der Schweißzone stark erwärmt wird und dadurch Verzugserscheinungen auftreten. Dieser Mißstand kann durch bestimmte Wand- und Deckelstärken des Ventilschaftes bzw, des Ventiltellers teilweise ausgeglichen v/erden, wodurch sich aber wiederum das Gewicht des Ventiles erhöht. Desweiteren kann die Endfertigung des Ventiles in jedem Falle erst nach erfolgter Schweißung erfolgen. Durch die Hohlraumbildung des Ventilschaftes erzielt man eine Gewichtserle lohterun# des Ventiles, die aber durch die aufgezeigte Fertigungsmethode begrenzt ist.

Dor Erfindung liegt demgegenüber die Aufgäbe zugrunde, ein Kegelventil mit Hohlschaft zu schaffen, dar. sich durch geringen Gewicht bei einfacher und kostensparender Herstellung auszeichnet.

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Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, daß der Hohlraum des Ventilkegels durch einen Deckel abgedeckt ist., welcher durch Elektronenstrahlschweißen mit einer Randzone des V~.ntilkegels in der Ebene des Ventilsitzpanzei-s verbunden ist. Vorteilhaft wird der Deckel durch eine ebene, dünnwandige Platte gebildet, die unter Vermittlung einer der Stärke der Platte entsprechenden Ausnehmung in den Ventilkegel eingesetzt und mit diesem verbunden ist. Zweckmäßig ist der Deckel im Bereich seiner Drehachse mit einem Zentrieransatz versehen. Ein weiterer Vorteil ist., daß die Wandstärke des Deckels etwa der; doppelten Stärke der Wandung des Ventilschaftes entspricht. Von besonderem Vorteil ist, daß der Ventilschaft über den gesamten Bereich des Hohlraumes eine gleichbleibende Wandstärke aufweist. Vorzüglich ist der Hohlraum des Ventilschaftes in an sich bekannter Weise mit einem Kühlmittel z.B. Matrium ausgefüllt.

Me mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin daß durch die Verbindung des Deckels mit dem Ventilkegel durch Elektronenstrahlschweißen ein einwandfreier Verschluß des Ventilschaftes auch bei sehr geringen Wandstärken, von Deckel und Schaft gewährleistet wird, wobei der Ventilkörper vor dem Schweiß-Vorgang fertig bearbeitet werden kann, ^-in weiterer Vorteil des Elektronenstrahlschweißen ist., daß das zu schweißende Werkstück nur eine geringe Schweißwärme aufnimmt und dadurch verzugsfrei bleibt. Dadurch, daß der Deckel aus einer ebenen Platte besteht, wird eine einfache Herstellung desselben erzielt und durch die entsprechende Ausnehmung des Ventilkegels ein einfaches Einsetzen der Platte in den Ventilkegel ermöglicht, so daß aufwendige Schweißoder Haltevorrichtungen entfallen·. Durch den im Bereich der Drehachse des Deckels angeordneten Zentrieransatz kann der Deckel in einfacher Weise vor dem Schweißvorgang gegenüber dem Schaft.in Lage gehalten werden. Durch die doppelte Wandstärke des Deckels gegenüber dem Schaft wird ein Eindrücken desselben bei hoher Belastung, insbesondere aus den Gaskräften vermieden. Durch die" ausbildung des Ventilschaftes l.iit r;i eichbleibenden Wandstärken kann das Gewicht des Kegelventiles gegenüber gebräuchlichen Konstruktionen bei gleicher Belastung wesentlich verringert werden, wodurch bei Schnellauf enden Brennkraftmaschinen die hin- oder her·-

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gehenden Kassen des Ventiltriebes erheblich verkleinert werden. Der Hohlraum des Ventilschaftes kann wie an sich bekannt mit Natrium gefüllt sein, das zur besseren Abfuhr der Wärme aus dem Ventilkegel in den Ventilschaft dient.

In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung anhand einer öei':e:iansicht des Kegelventiles für eine Drenn'craftmaschine, teilweise im Schnitt, gezeigt.

Das Kegelventil 1 besteht aus einem zylinderischen Ventilschaft 2 und einem Ventilkegel 3· Der Ventilschaft 2 ist an seinem Schaftende 4 mit radialen Einstichen 5 versehen, die zur Aufnahme von nicht dargestellten Ventilkegelstücken dienen. Der zylindrische Ventilschaft 2 erweitert sich verlaufend an der dem Schaftende 4 gegenüberliegenden Seite auf den Durchmesser der Ventilsitzflache 6. Der Ventilkegel 3 besitzt an seinem äußeren Rand 7 eine aus Hartmetall bestehende Auflage 8, die dia Ventilsitzfläche 6 bildet. Die Hartmetallauflage 8 wird so aufgebracht, daß diese auf einer Randzone 9 des Ventilkegels 3 aufliegt und mit dieser verbunden ist. Der Boden 10 des Ventillcegels 3 besitzt eine Ausnehmung 11, die zur Aufnahme eines Deckels 12 dient. Der Deckel 12 besitzt einen3m Bereich seiner Drehachse X-X angeordneten und strichpunktiert angedeuteten Zerr trieransatz 13. Der Ventilschaft 2 enthält einen Hohlraum 14, der sich vom Boden 1Ό des Ventilkegels 3 bis nahe an das Schaftende 4 erstreckt. Die Wandung 15 des Ventilschaftes 2 erstreckt sich über den gesamten Bereich des Hohlraumes 14 mit gleichbleibender Wandstärke bis nahe an den Boden 10 und ist im Bereich der Hartmetallauflage 8 zur Aufnahme dieser etwas stärker ausgebildet. Der Hohlraum 14 des Ventilschaftes 2 ist zu 3/5 des Hohlraumvolumens mit pastenförmigem Natrium 16 ausgefüllt. Die Natriumfüllung ist in der Zeichnung durch eine strichpunktierte Linie dargestellt.

Zur Herstellung des Kegelventiles 1 wird nach Fertigung des Ventilschaftes 2 die die Ventilsitzfläche β bildende Hartmetallauflage 8 auf den Ventilkegel 3 aufgebracht. Danach wird die Ven-

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tilsitzflache 6 vorgeschliffen und der Ventilschaft 2 mit den radialen Einstichen 5 versehen und fertig geschliffen. Desweiteren wird die Ausnehmung 11 für den Deckel 12 in den Boden 10 des Ventilkegels j5 eingebracht. Danach kann je nach Verwendungszweck des Kegelventiles 1 der Hohlraum 14 des Ventilschaf-• tes 2 mit Natrium 16 ausgefüllt werden. Nun wird das so vorgefertigte Kegelventil 1 in eine nicht dargestellte Schweißvorrichtung des Elektronenstrählschweißgerätes eingesetzt" und einem der Schweißgüte erforderlichen Vakuum ausgesetzt. In der Vakuumkammer des Elektronenstrählschweißgerätes wird nun der Deckel 12 mit Hilfe des Zentrieransatzes IJ in die Ausnehmung 11 des Ventilkegels 3 eingesetzt. Danach wird der Deckel 12 mit der Randzone 9 £ des Ventilkegels 3 verschweißt. Nach beendigtem Schweißvorgang ist das Kegelventil 1 gebrauchsfertig. Der Zentrieransa^z;.. 13 wird nach der Fertigung im Bedarfsfalle entfernt. Durch das Elektronenstrahlschweißen wird die'Schweißnahtüberhöhung sehr klein, gehalten, so daß eine Bearbeitung derselben nicht nötig ist. ' ,

Die Erfindung ist nicht aufdas dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, so kann der Deckel 12 auch ohne Zentrieransatz 13 ausgebildet werden. Gleichfalls ist es möglich bei kleinen Stückzahlen den Deckel 12 vor dem Einlegen in die Vakuumkammer des Schweißgerätes in die Ausnehmung 11 einzulegen. Die notwendige .. Entlüftung des Hohlraumes 14 erfolgt' in diesem Fall bei Schweißbeginn, wobei beim Verschmelzen des Werkstoffes durch den Elektronen- W strahl der Luftüberdruck durch die entstehende Kapillare im Bereich der Schweißzone unter Mitnahme von Werkstoffpartikel abgebaut wird. Dadurch wird der Hohlraum 14 entlüftet, so daß eine einwandfreie Schweißnaht gebildet werden kann. Dabei muß zwangsläufig die Schweißzone zweimal verschweißt werden, wobei beim zweiten Schweißvorgang die in der schmelzflüssigen Phase entstandenen, Durchbrüche wieder verschlossen werden. ,

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Claims

Schutzrechtsansprüche \.

\ljyKegelventilj insbesondere für Brennkraftmaschinen, dessen Ventilschaft einen vom Schaftende ausgehenden Hohlraum aufweist, der sich bis in den Ventilkegel erstreckt und in dessen Bereich durch einen Deckel verschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (14) des Ventilkegels (3) durch einen Deckel (12) abgedeckt ist, welcher durch Elektronenstrahlschweißen mit einer Randzone (9) des Ventilkegels (3) in der Ebene des Ventilsitzpanzers (6) verbunden ist, ·
2. Ventilkegel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (12) durch eine ebene, dünnwandige Platte gebildet wird, die unter Vermittlung einer der Stärke der Platte entsprechenden Ausnehmung (11) in den Ventilkegel (3) eingesetzt und mit diesem verbunden ist.
3. Ventilkegel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet., daß der Deckel (12) im Bereich seiner Drehachse (X-X) mit einem Zentrieransatz (13) versehen ist.
4. Kegelventil nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die V/andstärke (12) etwa der doppelten Stärke der Wandung (15) des Ventilschaftes (2) entspricht.
5· Ventilkegel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschaft (2) über den gesamten Bereich des Hohlraumes (14) eine gleichbleibende Wandstärke (15) aufweist.
6. Kegelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (14) des Ventilschaftes (2) in an sich bekannter Weise mit einem Kühlmittel z.B. Natrium (16) ausgefüllt ist.

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