DE2324850A1

DE2324850A1 - Verfahren zur herstellung eines ventils

Info

Publication number: DE2324850A1
Application number: DE19732324850
Authority: DE
Inventors: Fritz Dr Ing Eberle
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1973-05-17
Filing date: 1973-05-17
Publication date: 1974-12-05
Also published as: DE2324850C2

Description

Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg Aktiengesellschaft 89 Augsburg, Stadtbachstraße 1

P„ B. 2739 Augsburg, den 16. Mai 1973

Verfahren zur Herstellung eines Ventils

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines aus wenigstens zwei Teilen bestehenden Ventils für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einem evakuierten Innenhohlraum, der teilweise mit einer Wärmeleitflüssigkeit gefüllt ist.

Bei einem derartigen, aus der DT«PS 319 325 bekannten Ventil ist der hohle, evakuierte, mit einer Wärmeleitflüssigkeit gefüllte Ventilschaft mit angeformtem Ventilteller teil mit einer Schraube am Ende des Ventilschaftes verschlössen= Eine solche Verbindung ist ungünstig, da mittels einer Schraubverbindung sehr früh mit dem Verlust des Vakuums in dem hohlen Ventilschaft gerechnet werden mußt Die harten Schläge, denen das Ventil im Betrieb ausgesetzt ist, führen leicht zum Lösen der Schraubverbindung und damit zu erheblichen Beschädigungen und Zerstörungen des Ventils und auch benachbarter Teile» Weiter ist als nachteilig anzusehen, daß am Ende des Ventil schaftes ein Präzisionsinnengewinde auf einer Feindreh« bank zur Aufnahme der Schraube eingearbeitet werden muß, das eine Verbindung zwischen dem Ventilschaft und der Schraube herstellen soll und außerdem noch dichten muß.

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Davon ausgehend ist es die Aufgabe der Erfindung, ein einfaches Verfahren zur Herstellung eines Ventils zu schaffen, nach dem das Ventil kostengünstig gefertigt werden kann und betriebssicher ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zunächst die Wärmeleitflüssigkeit im flüssigen Zustand in den Innenhohlraum des Ventils eingebracht und dann das Ventil auf eine Temperatur, in der die Wärmeleitflüssigkeit den festen Aggregatzustand einnimmt, abgekühlt wird, danach die Teile an ihren Berührungsflächen gesäubert, zusammengefügt sowie entmagnetisiert werden und anschließend das Ventil in die Vakuumkammer einer Elektronenstrahlschweißeinrichtung eingebracht, diese Kammer evakuiert und dann der Innenhohlraurb des Ventils unter Drehung mittels einer Elektronenstrahlschweißung unter Verbindung seiner Teile nach außen abgeschlossen wird. Infolge der Verbindung der einzelnen Ventilteile mittels einer Elektronenstrahl« schweißung wird die Gefahr des Lösens einer verschraubten Verbindung ausgeschaltet. Da eine derartige Schweißung im Vakuum durchgeführt wird, erübrigen sich hierdurch vorteilhaft zusätzliche Maßnahmen zur Evakuierung des Innenhohlraums des Ventils.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden in die Berührungsflächen der zu verbindenden Teile des Ventils vor dem Einfüllen der Wärmeleitflüssigkeit dem Druckausgleich bei der Evakuierung dienende Ausnehmungen eingebracht» Eine derartige Ausgestaltung bietet den Vorteil, daß bei dem Evakuie rungs vor gang die Luft aus dem Innenhohlraum des Ventils schnell abgesaugt werden kann.

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Bei einem nach dein erfindungs gern äßen Verfahren hergestellten Ven« til ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung vorgesehen,' daß alle durchzuführenden Schweißungen gleichzeitig ausgeführt werden. Dies bedeutet weitere Arbeitsverkürzung und noch kostengünstigere Herstellung.

Nach einer weiter en vorteilhaften Ausgestaltung eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Ventils werden die Temperaturen des Ventils während des Schweißvorgangs mittels einer Warmeableit- oder Kühlvorrichtung unter der Schmelztemperatur der Wärmeleitflüssigkeit gehalten. Damit soll verhindert werden, daß die sich in dem hohlen Ventilschaft in festem Aggregatzustand befindliche Wärmeleitflüssigkeit durch die durch den Schweißvorgang ent- stehende Wärme zum Schmelzen oder sogar Verdampfen gebracht wird. ".:■-.....-"■

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines nach dem erfindungs gemäßen Verfahren hergestellten Ventils anhand der Zeichnung in Verbindung mit den Unter ans prüch en.

Auf der Zeichnung ist ein Längsschnitt durch ein mit Wärmeleitflüssig· keit teilweise gefülltes Ventil dargestellt, ·

Das dargestellte Ventil umfaßt einen insgesamt" mit 1 bezeichneten Ventilschaft mit angeformtem-Halsteil· 2, einen Ventilteller teil 3 und ein mit 4 bezeichnetes Ventilschaftabschlußstück. Der Ventilschaft 1 weist einen Innenhohlraum 5 auf, der im Bereich des Ventilhalsteils sich erweitert und bis in den Ventiltellerteil 3 ragt. Dieser Innenhohl-

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raum 5 ist mit einer Wärmeleitflüssigkeit 6, wie z. B. Natrium, teilweise gefüllt. Das Ventilabschlußstück 4 weist Mt einen hohlzylindrischen Ansatz 7 mit einer Aussparung 8 auf. Der Ansatz 7 dient zur Zentrierung des Ventilabschlußstücks 4 gegenüber dem Ventilschaft Dies bietet den Vorteil, daß für den Schweißvorgang keine besonderen Vorbereitungen und Arbeitsgänge benötigt werden. Der Innenraum des Ansatzes 7 steht über eine Bohrung 9 mit einer Hinterdrehung 10 und daran anschließenden flachen Nuten 11 in Verbindung. Durch diese Ausnehmungen 9j 10, 11 wird die Evakuierung des Innenhohlrau» mes 5 nach Zusammenfügen der Teile des Ventils erleichtert und bes chleunigt.

Als Ausgangsteil für ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Ventil dient der mit dem Innenhohlraum ausgebildete Ventilschaft 1, der mit dem Ventiltellerteil 3 gasdicht verschweißt ist. Zunächst wird die Wärmeleitflüssigkeit 6 im flüssigen Zustand in dosierten Mengen unterhalb des Flüssigkeits spie gels eines Vorratsbehälters abgezapft und in den Innenhohlraum 5 des Ventils eingebracht. Wird eine metallische Substanz, wie z. B. Natrium, als Wärmeleitflüssigkeit vorgesehen, so muß darauf geachtet werden, daß Kontakt mit der Luft möglichst vermieden wird, da diese Wärmeleitflüssigkeit in Verbindung mit Sauerstoff sehr rasch in flüssigem Zustand oxydiert. Um aber bei einer Füllung des Ventils so wenig wie möglich oxydierte Wärmeleitflüssigkeit in das Ventil zu bringen, wird diese unterhalb des Flüssigkeits spiegeis abgesaugt. Dadurch kann die Oxydation auf ein Mindestmaß reduziert werden. Vor dem Befüllen des Ventils wird der Ventilschaft 1 auf ca. 300 C angeheizt, damit die noch in dem Innenhohlraum 5 sich befindende Feuchtigkeit entweichen kann. Nach dem Befüllen des Ventils muß die Wärmeleitflüssigkeit

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6 auf eine Temperatur abgekühlt werden, bei der diese den festen Aggregatzustand einnimmt. Dies kann durch Kühlvorrichtungen oder durch. Abkühlung durch, die Umgebungstemperatur geschehen. In den Innenhohlraum 5 wird nun das Ventilabschlußstück 4 mit seinem Ansatz 7 eingesteckt, nachdem die Berührungsflächen 12, 13 des Ventilschaftes 1 und des Ventilabschlußstückes 4 von'Wärmeleitflüssigkeits- oder von Fettrückständen gesäubert wurden.Dies geschieht mit Azeton oder sonst bekannten Waschmitteln, Das so zusammengefügte Ventil kommt anschließend in die Vakuumkammer einer Elektronenstrahls chweißeinrichtuhg. Während diese Kammer evakuiert wird, entweicht auch die Luft in dem Innenhohlraum durch die in dem Ventilabs chlußstück 4 eingebrachten Ausnehmungen 9, 10, 11 und somit wird auch der obere Teil des Innenhohlraums 5 des Ventils evakuiert« Das Ventil wird in der Elektronenstrahls chweißeinrichtung waagerecht mittels eines preibackerifutters an dem Ventiltellerteil 3 und mittels einer Zentriervorrichtung an dem Ventilschaftabschlußstüek gehalten. Nach diesen Schritten werden die Ventilteile mit dem Elektro· nenstrahl, der senkrecht auf die zu verbindenden Stellen trifft, unter Drehung des Ventils verbunden. Um eine einwandfreie Elektronenstrahls chweißung durchführen zu können, müssen die Ventilteile, bevor sie in die Vakuumkammer kommen, noch entmagnetisiert werden, da sonst der Elektronenstrahl abgelenkt werden kann.

Um bei dem Schweißvorgang die Temperaturen des Ventils unter der Schmelztemperatur der Wärmeleitflüssigkeit zu halten, können Warmeableit- oder Kühlvorrichtungen vorgesehen werden. Dies kann in Form von Kupfer Motz en, da Kupfer ein sehr guter Wärmeleiter ist, die auf den Ventilschaft aufgesetzt werden, geschehen» Außerdem hat man die Möglichkeit, Kühlschlangen, die mit Luft oder Kühlwasser betrieben werden, anzubringen und so die Temperaturen unter den

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Schmelztemperaturen der Wärmeleitflüssigkeit 6 zu halten.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Ventilschaft 1 mit dem Ventiltellerteil 3 vor Durchführung des erfindungs gemäßen Verfahrens gasdicht verschweißt worden. Dies kann ebenfalls mittels Elektronenstrahls chweißung erfolgen. Bei anderer Unterteilung des Ventils können auch alle Schweißungen eines Ventils gleichzeitig in der Vakuumkammer einer Elektronenstrahleinrichtung ausgeführt werden.

Im Betrieb wird durch die Ventilbewegung in Längsrichtung des Ventilschafts die Wärmeleitflüssigkeit 6 in dem Innenhohlraum 5 des Ventils hin- und hergeworfen und in Schwaden und Spritzer aufgelöst und nimmt so kühlende Wärme vom Ventiltellerboden 14 auf. Infolge Durchmischung trägt sie die Wärme zum Ventilschaft weiter und gibt sie über die Ventilführung an das Kühlmittel des Zylinderkopfes bzw. des Ventileinsatzes ab. Das Hin« undHerwerfen der Wärmeleitflüssigkeit 6 wird durch das Vakuum erleichtert und in bestimmten Fällen erst ermöglicht.

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Claims

(P. B. 2739} ."'■■■ κ, -*- Ansprüche

1. J Verfahren zur Herstellung eines aus wenigstens zwei Teilen

bestehenden Ventils für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einem evakuierten Innenhohlraum, der teilweise mit einer Wärmeleitflüssigkeit gefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst die Wärmeleitflüssigkeit (6) im flüssigen Zustand in den Innenhohlraum (5) des Ventils eingebracht und dann das Ventil auf eine Temperatur,, in der die Wärmeleitflüssigkeit (6} den festen Äggregatzustand einnimmt, abgekühlt wird, danach die Teile an ihren Berührungsflächen gesäubert, zusammengefügt sowie entmagnetisiert wer den und anschließend das Ventil in die Vakuumkammer einer Elektronenstrahls chweißeinrichtung eingebracht, diese Kammer evakuiert und dann der Innenhohlraum (5) des Ventils unter Drehung mittels einer Elektronenstrahls chweißung unter Verbindung seiner Teile nach außen abgeschlossen wird,

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Berührungsflächen der zu verbindenden Teile des Ventils vor dem Einfüllen der Wärmeleitflüssigkeit (6) dem Druckaus-

gleich bei der Evakuierung dienende Ausnehmungen ^.'/eingebracht werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen hohlen Ventilschaft (l) mit Ventilteller (3) und ein Ventilschaftabschlußstück (4) als Ausgangsteile zur Durchführung des Verfahrens.

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4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein hohlzylindrischer Ansatz (7) in den Ventilschaft (l) einsteckbar ist. ■ .

5. Verfahren nach Anspruch Ij dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeleitflüssigkeit (6) in dosierten Mengen unterhalb des Flüssigkeitsspiegeis eines Vorratsbehälters abgezapft ■wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Ventils -während des Schweißvorgangs mittels einer Wärmeleit- oder Kühlvorrichtung unter der Schmelztemperatur der Wärmeleitflüssigkeit (6) gehalten wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Schweißverbindungen zur Bildung des Ventils mittels eines Elektronenstrahls ausgeführt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle durchzuführenden Schweißungen gleichzeitig ausgeführt ■werden.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Wärmeleitflüssigkeit (6) Natrium vorgesehen wird.

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