DE2333890C3 - Ventil für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betriff; ein Ventil für Brennkraftmaschinen mit einem Ventilteller, an dessen Unterseite eine aus einem korrosionsbeständigen und hochwarmfesten Werkstoff bestehende Ventilschutzplatte vorgesehen ist, die mittels mindestens eines zentralen Befestigungsmittels mit dem Ventilkörper verbunden ist, und das Aussparungen zwischen der Ventilschutzplatte und dem Ventilkörper aufweist.

Aus der USA.-Patentschrift 34 26 741 ist ein derartiges Ventil bekannt, bei dem an einem Ansatz in der Mitte des Ventütellers eine ebene, wärmedämmende Platte festgelegt ist. Zwischen der wärmedämmenden Platte und dem Ventilteller verbleibt ein Raum, der nach außen durch einen Abstandsring abgeschlossen ist. Durch diese Ausgestaltung kann sich besonders durch die sehr harten Schläge des Ventils beim Schließen die wärmedämmende Platte von dem Ventilteller lockern, so daß Verbrennungsgase in den Raum zwischen beiden Teilen eintreten können. Hierdurch kommt es nicht nur zu Korrosionen an dem Ventilteller, sondern die wärmedämmende Wirkung der Platte wird auch weitgehend aufgehoben. Die Folge wäre, daß das gesamte Ventil ausgewechselt werden müßte. Bleibt der Schaden unbemerkt, so ist sogar ein Ablösen der Platte und damit eine Zerstörung weiterer Motorteile nicht ausgeschlossen.

Es ist weiterhin aus der USA.-Patentschrift 18 68 138 bekannt, auf den Ventilteller mittels einer zentralen Schraube ein Deckelunterteil zu befestigen. Auf dieses Deckelunterteil wird ein gewölbtes Deckeloberteil aufgesteckt, das, soweit es die Ventilunterseite gegen Zutritt von Verbrennungsgasen abschirmen soll, an den Rändern mittels einer Klemmverbindung festgelegt wird. Durch die sehr großen Beschleunigungs- und Verzögerungskräfte des Ventils wird sich eine derartige Verbindungsart sehr schnell lösen und eine Beschädigung der Maschine wäre die Folge. Auch das Deckelunterteil, das an dem Ventildeckel befestigt ist, schafft keine zuverlässige Abschirmung gegen Verbrennungsgase, da sich die Ränder nach oben biegen können und somit die korrosiven Verbrennungsgase an den Ventilteller gelangen können. Außerdem heizen sich die dünnen Oeckelteile sehr stark auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ventil der eingangs genannten Gattung zu schaffen, das eine hohe Lebensdauer hat.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß mindestens eine der beiden zusammenwirkenden AnIageflächen des Ventilkörpers und der Ventilschutzplatte, die durch eine das zentrale Befestigungsmittel bildende Verschraubung miteinander verbunden sind, geringfügig zumindest annähernd konkav durchgebogen ausgebildet ist.

Bei Anwendung der Erfindung ergeben sich mehrere, die Standzeit des Ventils verlängernde Vorteile, die im wesentlichen im folgendem zu sehen sind; Wird die zentrale Verschraubung angezogen, so legen sich insbesondere die Randpartien der Ventilschutzplatte mit Vorspannung an dem Ventilkörper an, so daß sie auch durch Beschleunigungskräfte während des Betriebs nicht abgehoben werden können Außerdem wird eineim Eindringen von Verbrennungsgasen zwischen die Ventilschutzplatte und dem Ventilteller wirkungsvoll entgegengewirkt. Die Auswechselbarkeit der Ventilschutzplatte ermöglicht es, den Ventilkörper auch nach etwaiger Korrosion an der Unterseite der Ventilschutzplatte weiter zu verwenden. Hierzu ist lediglich die Ventilschutzplatte durch eine neue Platte zu ersetzen. Durch die vorgesehene Befestigung der Ventilschutzplatte am Ventilkörper wird auch erreicht, daß sich die Platte gegenüber dem Ventilkörper in radialer Richtung frei ausdehnen kann.

Vorteilhaft sind die Aussparungen als in die Anlageflache der Ventilschutzplatte und/oder des Ventilkörpers eingedrehte flache hohle Rillen oder Nuten ausgebildet. Hierdurch wird der Wärmestrom, der von der Unterseite fließt, behindert, wodurch sich eine Temperaturabsenkung im Ventilteller ergibt.

Schließlich sei noch die DT-PS 9 44 642 genannt. Hieraus ist ein Ventil bekannt, bei dem der korrosionsbeständige Werkstoff in Form einer dünnen Schicht unlösbar auf den Ventilkörper aufgetragen ist. Nachteilig ist hierbei, daß bei einem auch durch die korrosionsbe-

ständige Schicht bei längerem Betrieb mit niedrigwertigen Brennstoffen nicht zu vermeidenden korrosiven Angriff das gesamte Ventil ausgewechselt werden muß. Außerdem läßt sich mit einem dünnen Überzug die Temperaturverteilung im Ventilteller n>cht beeinflussen, so daß eine Rißbildung infolge zu hoher Wärmespannungen nicht verhindert werden kann.

Den Gegenstand der Erfindung weiter ausbildende Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sirh aus den zusätzlichen Unteransprüchen in Verbindung mit der nachfolgenden Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele an Hand der Zeichnung. In dieser zeigen

F i g. 1 bis 3 drei verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung, jeweils in einer teilweise aufgebrochenen Seitenansicht.

Die in der Zeichnung dargestellten Ventile sind als Gaswechselver.tile für Viertakt-Hubkolben-Brennkraftmaschinen, insbesondere Dieselmotoren, bestimmt. Das Ventil nach F i g. 1 umfaßt einen Ventilschaft 21 und einen daran anschließenden Ventilteller 22, die einstükkig hergestellt sind und gemeinsam den Ventilkörper bilden. Die dem Brennraum der Brennkraftmaschine zugewandte Unterseite des Ventiltellers 22 ist mittels einer ebenen Ventilschutzplatte 23 abgedeckt. Die Ventilschutzplatte 23 besteht aus einem zu gleich korrosionsbeständigen und hochwarmfesten Werkstoff, beispielsweise einer Legierung auf der Basis von Nickel, Chrom und Titan.

Der Ventilteller 22 weist an seiner Unterseite eine sehr einfach herstellbare, annähernd konkav durchgebogene Anlagefläche 24 für die Ventilschutzplatte 23 auf. Hierzu wird zunächst entlang der Linie A-A im äußeren Bereich des Ventiltellers 22 Material, ζ. Β durch Drehen, abgehoben. Anschließend wird im inneren Bereich des Materials senkrecht zur Ventillängsachse spanabhebend entfernt. Dabei reicht in der Regel ein sehr kleiner Winkel χ zwischen den beiden Flächen der Unterseite des Ventiltellers 22, der in der Größenanordnung von 1 bis 2° liegen kann. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die sich bis zum Außenrand des Ventiltellers 22 erstreckende Ventilschutzplatte 23 lediglich mittels einer zentralen Schraube 26 am Ventilteller festgelegt. Beim Anziehen dieser Schraube 26 wird die im Ausgangszustand mit einer ebenen Anlagefläche 24 versehene Ventilschutzplatte 23 so verspannt, daß sich in den radial äußeren Bereichen ein höherer Anpreßdruck an den Ventilteller 22 einstellt. Dieser Anpreßdruck wird so gewählt, daß er ein Abheben der äußeren Bereiche der Ventilschutzplatte 23 unter der Wirkung der Beschleunigungskräfte beim Betrieb des Ventils 5" verhindert.

Bei dieser Ausführungsform sind in die Anlagefläche 24 des Ventiltellers 22 flache, jedoch breite Nuten 25 eingeschnitten. Diese Nuten 25 vermindern wiederum den Wärmefluß von der Ventilschutzplatte 23 zum Ventilteller 22 und somit das Temperaturniveau des Ventilkörpers, insbesondere im Sitzbereich. Die Ventilschutzplatte 23 ist am Außenrand völlig frei, so kann sie sich bei Erwärmung ausdehnen, ohne hierdurch wesentliche Verformungskräfte auf den Ventilteller 22 auszuüben.

Sollte sich nach längerer Betriebszeit des Ventils herausstellen, daß die Ventilschutzplatte 23 durch Korrosion infolge Verwendung niedrigwertiger Brennstoffe angegriffen ist, so kann nach Lösen der Schraube 26 die Ventilschutzplatte ausgewechselt werden, während der Ventilkörper 21,22 weiterverweridet werden kann.

Bei Brennkraftmaschinen, bei denen der Kolben im oberen Totpunkt den Ventilen sehr nahe kommt, findet zweckmäßig eine Ausführungsform nach F i g. 2 oder 3 Anwendung. Bei der Anordnung nach F i g. 2 ist in den Ventilteller 32 eine zentrale mit der Längsachse des Ventilschafts 31 fluchtende zylindrische Ausnehmung 37 eingeschnitten. In diese Ausnehmung 37 greift ein zentraler topfförmiger Ansatz 38 der Ventilschutzplatte 33 ein. Der topfförmige Ansatz 38 nimmt im zusammengebauten Zustand des Ventils den mit einem Innensechskant 40 versehenen Kopf 39 einer Schraube 36 auf. Der Kopf 39 der Schraube 36 ragt also nicht über die Unterkante der Ventilschutzplatte 33 hinaus.

Bei dieser Ausführungsform ist in dem Ventilteller 32 eine umlaufende breite Nut 35 eingeschnitten, in die ein wärmedämmendes Material, z. B. auf keramischer Basis oder Asbest, eingebracht ist. Hierdurch wird eine besonders starke Verminderung des Wärmeflusses zum Ventilkörper erreicht. Um die notwendige Anpreßkraft in den radial äußeren Randbereich der Ventilschutzplatte 33 zu erreichen, ist diese Platte und damit deren Fläche 34 im Ausgangszustand leicht konkav durchgebogen.

Eine noch einfachere Ausgestaltung der Teile mit ebenfalls versenkten Befestigungsmitteln zeigt F i g. 3. Hier ist als Befestigungsmittel eine Senkschraube 46 vorgesehen, deren kegeliger Kopf 49 sich an entsprechend abgeschrägten Wänden einer zentralen Bohrung in der Ventilschutzplatte 43 abstützt. Im Kupf 49 der Senkschraube ist wiederum ein Innensechskant 50 vorgesehen.

Ebenso wie bei der Anordnung gemäß F i g. 2 findet eine an ihrer Anlagefläche 44 konkav durchgewölbte Ventilschi-tzplatte 43 Verwendung, die sich an einer ebenen Anlagefläche des Ventiltellers 42 abstützt. Bei dieser Variante sind wiederum flache Nuten 45 in den Ventilteller 42 eingeschnitten.

Bei allen Ausführungsbeispielen können zur Sicherung der Schraube gegen ein unbeabsichtigtes Lösen an sich bekannte Sicherungselemente verwendet werden. Insbesondere kommen hierzu entweder ein Schweißpunkt oder ein Körnerschlag in Frage.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. So können beispielsweise die Nuten bzw. Rillen auch zu gleich im Ventilteller und in der Ventilschutzplatte vorgesehen sein. Ebenso besteht die Möglichkeit, beide Teile entsprechend konkav auszubilden, um den notwendigen Anpreßdruck der Ventilschutzplatte am Außenrand zu erzielen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Ventil für Brennkraftmaschinen mit einem Ventilteller, an dessen Unterseite eine aus einem korrosionsbeständigen und hochwarmfesten Werkstoff bestehende Ventilschutzplatte vorgesehen ist, die mittels mindestens eines zentraJen Befestigurigsmittels mit dem Ventilkörper verbunden ist, und das Aussparungen zwischen der Ventilschutzplatte und dem Ventilkörper aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine de^r beiden zusammenwirkenden Anlageflächen (24, 34, 44) des Ventilkörpers (21, 22; 31, 32; 42) und der Ventilschutzplatte (23,33,43), die durch eine das zentrale Befestigungsmittel bildende Verschraubung (26, 36, 46) miteinander verbunden sind, geringfügig zumindest annähernd konkav durchgebogen ausgebildet ist.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen (25,35,45) als in die Anlagefläche (24, 34, 44) der Ventilschutzplatte {23, 33, 43) und/oder des Ventilkörpers (21, 22; 31, 32; 42) eingedrehte flache hohle Rillen oder Nuten ausgebildet sind.

3. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen (35) mit wärmedämmendem Material ausgefüllt sind.

4. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilschutzplatte (23, 33, 43) aus einer Legierung auf der Basis von Nickel, Chrom und Titan besteht.

5. Ventil nach einem de- vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Ventilschutzplatte (23, 33, 43) bis zum Außenrand des Ventilteller (22,32,42) erstreckt.

6. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschraubung (46) eine Senkschraube mit einem Innensechskant (50) aufweist, deren kegelförmiger Kopf (49) in eine entsprechende Aussparung der flachen Ventilschutzplatte (43) eingreift.

7. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilschutzplatte (33) einen zentralen topfförmigen Ansatz (38) zur Aufnahme des mit einem Innensechskant (40) versehenen Kopfes (39) einer Schraube (36) aufweist, der in eine entsprechende Ausnehmung (37) des Ventilkörpers (31, 32) eingreift.

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