DE2252545B2 - Durch Flüssigkeitsumwälzung kühlbares GaswechselventiL - Google Patents
Durch Flüssigkeitsumwälzung kühlbares GaswechselventiLInfo
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Description
Die F.rfindung betrifft ein Gaswechselventil für eine Brennkraftmaschine, das durch Flüssigkeitsumwälzung
kühlbai ist und aus einem innere Zuführ- und Abführkanäle für Flüssigkeit aufweisenden Ventilschaft
und einem auf diesen aufgeschraubten, eine mit den Kanälen verbundene Kammer aufweisenden
ViTtilkopf besteht, wobei der Ventilschaft in der Nähe seines einen Endes ein Außengewinde und der
Vcntilkopf in einem als Bundring ausgebildeten Abschnitt
eine zu der Kammer hin offene und zur Aufnahme des Außengewindes dienende axiale Gewindebohrung
aufweist, der VcntiKch;1·"' eine in die
Kammer hineinragende Verlängerung aufweist und ein der Verlängerung gegenüberliegender Boden der
Kammer als Abstützfläche für die Endfläche eines Ventilelements dient.
Bei solchen Ventilen müssen an die Verschraubung zwischen Ventilschaft und Ventilkopf zwei wesentliche
Anforderungen gestellt werden. Zum einen muß eine feste mechanische Verbindung der beiden
Teile gewährleistet sein, um die großen statischen und dynamischen Kräfte beim Betrieb eines Ventils
zu übertragen. Zum anderen muß die SchrauDverbindung gut abgedichtet sein, um ein Austreten von
Flüssigkeit üurch die Verschraubung hindurch zu
ίο vermeiden.
Ein Ventil der eingangs erwähnten Art ist aus der britischen Patentschrift 171 907 bekannt. Bei dieser
Konstruktion wird die feste mechanische Verbindung zwischen Ventilschaft und Ventilkopf in deren
Schraubverbindung durch Aufschrumpfen des Ventilkopfes mit seinem Innengewinde auf das Außengewinde
des Ventilschaftes erreicht. Zur Abdichtung der Schraubverbindung sieht die bekannte Konstruktion
eine Schweißnaht am Außenspalt des Gewindes vor.
Nachteilig bei dieser bekannten Konstruktion ist der ^erhältn!smäßig große Fertigungsaufwand, der
für einen Aufschrumpfvorgang getroffen werden muß, und die ungünstige Beeinflussung des Werkstoffgefüges
beim Schweißvorgang. A; ßerdem können Fehler in der Schweißnaht zu Undichtigkeiten
führen.
Außerdem ist aus der deutschen Patentschrift 957 800 für ein Ventil ohne Flüssigkeitskühlung bekannt,
einen Ventilsitzring mit dem Ventilkopf durch Aufschrumpfen und durch Vorsehen einer zusätzlichen
Hartlotverbindung in der Gewindefläche zu verbinden. Es Hegen hier jedoch andere Probleme
vor als bei der Konstruktion der eingangs beschriebenen Art. Bei der bekannten Konstruktion muß zwar
auch für einen festen mechanischen Sitz gesorgt werden, der ebenso wie beim Gegenstand der britischen
Patentschrift 171 907 durch Aufschrumpfen erreicht wird, andererseits treten aber keine Dichtungsprobleme
gegen Kühlflüssigkeit auf. Die Hartlotve;bindung des Gewindes dient nur dem in diesem λ eniilbereich
äußerst wichtigen Wärmeübergang und muß in d;esem Falle, was in einem verhältnismäßig dicht
sitzenden, aufgeschrumpften Gewinde auch nur schlecht zu erreichen wäre, das Gewinde nicht vollständig
abdichten.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht
darin, ein Gaswechselventil der eingangs erwähnten Art so abzubilden, daß ein fester mechanischer Sitz
auf einfache Weise und insbesondere unter Vermeidung des komplizierten Aufschrumpfvorganges herstellbar
ist und daß eine gute Flüssigkeitsabdichtung des Gewindes ebenfalls auf einfache Weise, insbesor·
derc jedoch unter Vermeidung der nachteiligen Schweißverbindung herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäb dadurch gelost. Jaß das Ventilelement die Verlängerung des
Vemilschafls ist. daß sich die Verlängerung mit einer
durch das Maß des Finschi.mbcns des Ventilsch.ilts
in den Wniilkopf bestimmen Vorspannkraft abstützt,
daß zwischen Schafi gewinde und Kopfgewinde
ein vorbestimmtes Spiel belassen ist und daß Ventilkopf und Ventilschaft durch deren /.wischenräume
insbesondere in der Gcwindenaarung ausfüllendes Hanlot fest miteinander verbunden sind.
Im Gegensalz zu den radial wirkenden, durch die
Wärmeausdehnimg bzw. -zusammenziehung bewirkten Preßkräften im Schraubuewinde. wie sie bei den
3 4
gekannten Schrumpfsitzen für den festen mechani- jedoch nicht genau einander komplementär, sondern
achen Sitz der Schraubverbindung sorgen, wird bei weisen ein vorbestimmtes gegenseitiges Spiel auf. Der
<er erfindungsgemäßen Verbindung eine axiale Ver- Schaft 2 weist in einem über das Außengewinde 9
«pannung im Gewinde erreicht. Diese axiale Ver- hinausragenden Abschnitt eine Verlängerung 10 von
ipannung wird durch das Aufschrauben der Verlän- s wesentlich kleinerem Durchmesser als das Außenge-
* ferung des Ventilschaftes gegen den gegenüberlie- winde auf, so daß diese Verlängerung 10 durch die
«enden Boden der Kammer mit einer bestimmten Gewindebohrung 8 hindurch in die Kammer 6 einge-
Vorspannkraft, die für den festen mechanischen Sitz führt werden kann. Die Verlängerung 10 weist eine
sorgt, erreicht. Die Verspannkraft läßt sich durch das oder mehrere, beispielsweise vier, Durchbrechungen
J Maß des Einschraubens des Ventilschaftes in den io wie z.B. 11 und 12 auf, vermittels welcher die Ka-
■i Ventilkopf in beliebiger Größe einstellen. Das korn- näle3 und 4 jeweils mit der Kammer 6 verbunden
plizierte und teure Aufschrumpfverfahren läßt sich sind. Außerdem ist die Länge der Verlängerung 10
ί auf diese Weise umgehen, so daß die feste ,nechani- so bemessen, daß bei vollem Einschrauben des Ven-
sche Verbindung wesentlich einfacher und wirt- tilschafts in den Ventilkopf, d. h. bevor die endseitige
schaftlicber herstellbar ist. Die bekannte Konstruk- i5 Stirnfläche 13 des Kopfes in Eingriff mit der Schulter
lion gemäß der britischen Patentschrift 171 907 sieht 14 des Ventilschafts kommt, die Endfläche 10 a der
zwar auch schon die Abstützung der Ventilschaftver- Verlängeruna 10 innerhalb der Kammer 6 an der
längerung auf dem gegenüberliegenden Boden der ebenen Stirnfläche 6 a der Platte Sb des Ventilkop-
,· Kammer vor, jedoch dient dies nur dazu, daß die fes5 anliegt. Vermittels der Verlängerung 10 wird
j Verlängerung, die als Verlängerung der Trennwand 20 somit der Ventilschaft im rechten Winkel gegen den
j. fwischen Zufuhr- und Abfuhrkanal der Kühlflüssig- Ventilkopf angedrückt und auf die Platte 5 b eine
: keit ausgebildet ist, in der Ventilkammer eine gute von dem Betrag des Einschraubens des Ventü-
j Trennwirkung zwischen einströmender und ausströ- schafts 2 abhängige veränderliche Einspannkraft aus-
\ inender Flüssigkeit erzielt. geübt. Außerdem sind an der endseitigen Stirnfläche
■ Die erfindungsgemäße feste mechanische Verbin- 25 13 des Ventilkopfes und der Schulter 14 des Ventil-
< dung erlaubt das Vorsehen eines vorbestimmten schafts Nuten 15 bzw. 16 zur Aufnahme von Hartlot
Spieles im Gewinde, in das zur guten Flüssigkeitsab- vorgesehen.
dichtung Hartlot eingefüllt werden kann. rJie sol- Ventilkopf und Ventilschaft werden wie folgt ge-
chermaßen abgedichtete Verbindung ist gut gesichert senseitig miteinander verbunden: Vor dem Zusam-
gegen Flüssigkeitsaustritt und gegen Lösen der Ver- 30 menbau" beider Teile werden auf die Verlängerung 10
schraubung und sichert zudem einen sehr guten War- des Ventilschafts Hartlotringe 17 aufgesteckt, und in
meübergang. Dadurch, daß ein beträchtliches Spiel die Nut 15 des Ventilkopfes (oder in die Nut 16 des
im Gewinde belassen werden kann, läßt sich die Ventilschafts) wird ein weiterer Hartlotring 18 eingc-
Hartlotverbindung in dem verhältnismäßig breiten legt (Fig. 1). Dann wird der Ventilschaft so weit in
zur Verfugung stehenden Spalt problemlos durchfüh- 35 den Ventilkopf eingeschraubt, bis die Endfläche 10 a
ren. der Verlängerung 10 an der Stirnfläche 6« innerhalb
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Kammer oder des Hohlraums 6 anliegt und eine
den Unteransprüchen entnehmbar. vorbestimmte, ausreichend hohe Einspannkraft auf
Der Gegenstand der Erfindung, diesen weiter aus- die Platte 5 b ausübt, welche so bemessen ist, daß
bildende Merkmale sowie die Vorteile der Erfindung 40 eine spätere Verformung einer der Einwirkung der
werden im nachfolgenden an Hand des in der Zeich- im Betrieb auftretenden hohen Drücke vermieden
nung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläu- wird.
tert. In der Zeichnung ist Nachdem Ventilkopf und Ventilschaft auf diese
Fig. 1 ein Teilschnitt durch ein halb fertiggestell- Weise miteinander verschraubt sind und der Boden
tes erfindungsgemäßes Ventil vor dem Hartlötvor- 45 des Kopfes gegen den Ventilschaft verspannt ist,
g"ng und wird das Ventil beispielsweise durch Induktionshei-F
i g. 2 ein F i g. 1 entsprechender Schnitt durch zung örtlich erhitzt und das Hartlot zum Schmelzen
das fertiggestellte Ventil. gebracht, so daß dieses auf Grund von Kapillarwir-Bei
dem in der Zeichnung dargestellten Ausfüh- kung in die Zwischenräume zwischen Ventilkopf und
rungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Ventils kann 50 Schaft, d. h. die Zwischenräume zwischen der axialen
;s s'ch beispielsweise um ein Auslaßventil für einen Gewindebohrung 8 und dem Außengewinde 9 und
Dieselmotor handeln; das Ventil ist allgemein mit zwischen endseitiger Stirnfläche 13 und Schulter 14
dem Be/ui."/eichen 1 bezeichnet und besieht im we- eindringt. Nach Abkühlung hat das Ventil das in
seitlichen aus einem Ventilschaft2 mit zwei konzen- Fig. 2 dargestellte Aussehen, wobei Ventilkopf und
irischen Innenkanälen 3 und 4, die mit einem (nicht 55 Ventilschaft fest und starr mifeinander verbunden
dargestellten) Kühlflüssigkeilskreislauf verbunden und durch das die Zwischenräume völlig ausfüllende
sind, und eine"1 aufgesetzten Ventilkopf 5, der in sei- Hartlot abgedichtet miteinander verbunden sind,
ncm Inneren eine Kammer 6 aufweist. Das Spiel /wischen den Gewinden läßt sich durch Mit dem Bezugszeichen 7 ist die Ringdichifläche Versuche ermitteln und ist im wesentlichen eine bezeichnet, mit welcher das Ventil in der Schließsiel- 60 Funktion der Fließfähigkeit des Hartlots, d.h. ablung auf einer in dem (nicht dargestellten) Zylinder- hängig von dessen Beschaffenheit und der erreichten kopf ausgebildeten Sitzfläche aufsitzt. Der Ventil- Schmelztemperatur. Die obenerwähnte Einspannkopf 5 weist in dem als Bundring 5 α ausgebildeten Vorspannung muß ebenfalls vorher bestimmt wer-Abschnitt eine in die Kammer 6~ mündende axiale den, um ein Ablösen oder Abheben des Venlilkopf-Gewindebohrung8 auf, in welche ein Außcnge- 65 bodens zu vermeiden, was zu Schlagwirkungen des winde 9 des Ventilschafts 2 einschraubbar ist. Die Ventilkopfbodens gegen den Ventilschaft und auf beiden Gewinde der Gewindebohrung8 und des Grund der Kühlflüssigkeit zu Kavilationserosion füh-Außengewindcs9 haben zwar gleiche Steigung, sind rcn könnte.
ncm Inneren eine Kammer 6 aufweist. Das Spiel /wischen den Gewinden läßt sich durch Mit dem Bezugszeichen 7 ist die Ringdichifläche Versuche ermitteln und ist im wesentlichen eine bezeichnet, mit welcher das Ventil in der Schließsiel- 60 Funktion der Fließfähigkeit des Hartlots, d.h. ablung auf einer in dem (nicht dargestellten) Zylinder- hängig von dessen Beschaffenheit und der erreichten kopf ausgebildeten Sitzfläche aufsitzt. Der Ventil- Schmelztemperatur. Die obenerwähnte Einspannkopf 5 weist in dem als Bundring 5 α ausgebildeten Vorspannung muß ebenfalls vorher bestimmt wer-Abschnitt eine in die Kammer 6~ mündende axiale den, um ein Ablösen oder Abheben des Venlilkopf-Gewindebohrung8 auf, in welche ein Außcnge- 65 bodens zu vermeiden, was zu Schlagwirkungen des winde 9 des Ventilschafts 2 einschraubbar ist. Die Ventilkopfbodens gegen den Ventilschaft und auf beiden Gewinde der Gewindebohrung8 und des Grund der Kühlflüssigkeit zu Kavilationserosion füh-Außengewindcs9 haben zwar gleiche Steigung, sind rcn könnte.
Durch die Erfindung läßt sich daher auf äußerst einfache und wirtschaftliche Weise ein durch Flüssigkeitsumwälzung
gekühltes Schraubkopf-Ventil herstellen, das aus zwei fest miteinander verbundenen
und einwandfrei gegenseitig abgedichteten Teilen besteht und dessen Kopf auf Grund der beschriebenen
Einspannung praktisch nicht zur Verformung neigt.
An Stelle von Induktionserhitzung läßt sich selbstverständlich jedes andere Verfahren zur örtlichen Erhitzung,
insbesondere vermittels einer Schweiß- oder Hartlötgerätflamme, anwenden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Gaswechselventil für eine Brennkraftmaschine, das durch Flüssigkeitsumwälzung kühlbar
ist und aus einem innere Zufuhr- und Abführkanäle für Flüssigkeit aufweisenden Ventilschaft
und einem auf diesen aufgeschraubten, eine mit den Kanälen verbundene Kammer autweisenden
Ventilkopf besteht, wobei der Ventilschaft in der Nähe seines einen Endes ein Außengewinde und
der Ventilkopf in einem als Bundring ausgebildeten Abschnitt eine zu der Kammer hin offene und
zur Aufnahme des Außengewindes dienende axiale Gewindebohrung aufweist, der Ventilschaft
eine in die Kammer hineinragende Verlängerung aufweist und ein der Verlängerung gegenüberliegender
Boden der Kammer als Abstützfläche für die Endfläche eines Ventilelements dient, dadurch gekennzeichnet, daß
das Ventilelement die Verlängerung (10) des Ventilschaft (2) ist, daß sich die Verlängerung
mit einer durch das Maß des Einschraubens des Vent'lschafts in den Ventilkopf (S) bestimmten
Vorspannkrafi abstützt, daß zwischen Schaftgewinde (9) und Kopfgewinde (8) ein vorbestimmtes
Spiel belassen ist und daß Ventilkopf und Ventilschaft durch deren Zwischenräume insbesondere
in der Gewindepaarung ausfüll ides Hartlot fest miteinander verbunden sind.
2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (2) und/oder der Kopf
(5) an wenigstens einem Ende der entsprechenden Gewinde (8. 9) eine zur Aufnahme von Hartlotringen
(17, 18) dienende Nut (16, 15) aufweisen.
3. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlängerung (10) mit Durchbrechungen
(11, 12) versehen ist, welche die innerhalb des Ventilschaftes (2) befindlichen Kanäle
(3, 4) mit der Kammer (6) im Inneren des Ventilkopfes (5) verbinden.
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E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
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