DE2836925B2 - Vorrichtung zur Kontrolle der Geometrie einer Ventilsitzringfase - Google Patents
Vorrichtung zur Kontrolle der Geometrie einer VentilsitzringfaseInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Hauptanspruchs angegebenen Art. Es
ist bekannt, die Geometrie — Rundheit, Mittenversatz und in gewissem Maße auch die Rautiefe — der Fase
eines Ventilsitzringes mittels eines starren Lehrdorns oder mittels eines Tuschierdorns in einer Meßmaschine
zu ermitteln. Abgesehen davon, daß diese Vorrichtungen nicht die erforderliche Meßgenauigkeit besitzen,
erfordern sie zur Durchführung der Kontrolle einen erheblichen Zeitaufwand, der insbesondere bei der
Serienfertigung von Brennkraftmaschinen nicht vertretbar ist.
Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu
schaffen, die bei hoher Genauigkeit eine schnelle Kontrolle bzw. Messung der Geometrie (im Sinne der
oben gegebenen Definition) der Fase von Ventilsitzringen im eingebauten Zustand derselben gestattet. Die
erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist gekennzeichnet durch die Merkmale des Hauptanspruchs;
vorteilhafte Ausgestaltungen der Frfindung sind Gegenstand der Unteransprflche.
Die Ermittlung der Durchmesser von Bohrungen
sowie der Kegelwinkel von im Längsschnitt konischen Löchern durch Erzeugen und Ermitteln einer dieser
Größen jeweils entsprechenden Druckmittelströmung, in der Regel einer Druckluftströnmng, ist im Prinzip
bekannt; siehe die Bosch Längenmeßtechnik, Informationen 1970/71, Seiten 21 bis 26. Zur Ermittlung des
mittleren Durchmessers einer Bohrung findet eine
to Düsenanordnung mit mehreren, sternförmig von einem
zentralen Druckluftkanal abgebenden, in einer Querebene
der Bohrung liegenden Düsen Einsatz, und der sich in Abhängigkeit von dem Abstand zwischen den
einzelnen Düsen einerseits und der Begrenzungswand
is der Bohrung andererseits einstellende Druck ist ein
Maß für den mittleren Durchmesser der Bohrung. Zur Ermittlung des Kegelwinkels dient eine Sonde mit zwei
axial gegeneinander versetzten Düsengruppen, und der Differenzdruck zwischen den beiden Düsengruppen
dient als Maß für die Güte der Einhaltung des vorgegebenen Kegelwinkels. In allen beschriebenen
Fällen finden also in einer Ebene quer zur Längsachse des Prüflings (Bohrung, Kegel) liegende Düsenanordnungen
aus mehreren separaten Düsen Verwendung.
Ferner erfolgt die Anwendung der bekannten Sonden so, daß die Wand der Bohrung bzw. des Kegels den
Düsen stets mit einem kleinen Spalt gegenübersteht
In Abweichung von diesen bekannten Anordnungen weist der erfindungsgemäße Meßdorn zumindest eine
umlaufende spaltförmige Ringdüse mit vorgegebener Spaltweite — bei einer ausgeführten Vorrichtung
0,03 mm — auf, und die Dimensionierung des Meßdorns ist so getroffen, daß seine die zumindest eine Ringdüse
tragende Ringfläche auf einem festgelegten Durchmesse ser der Ventilsitzfase zur Auflage gelangt Im Idealfall
dichtet die Ventilsitzfase die Ringdüse vollständig ab, so daß dann kein Durchfluß des Druckmittels, vorzugsweise
Druckluft, auftritt, der zweckmäßigerweise als Druck an der Ringdüse ermittelt wird. Jede Abweichung von
^o der idealen Geometrie der Ventilskzfase führt dagegen
zu einer »Undichtigkeit« in Form eines endlichen Spalts zwischen der Ringfläche des Meßdorns einerseits und
der Ventilsitzfase andererseits, so daß dann ein Durchfluß gemessen wird. Aus dieser Beschreibung
wird ein grundlegender Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ersichtlich, der in der »funktionsgerechten«
Messung am Ventilsitz zu sehen ist. Der Meßdorn bildet gleichsam den Ventilkörper nach, und meßtechnisch
erfaßt werden gle-chsam Undichtigkeiten darstellende
Spalte zwischen diesem »Ventilkörper« einerseits und dem zugehörigen Ventilsitz andererseits.
Im Prinzip könnte man die mit der zumindest einen Ringdüse versehene Ringfläche eben ausführen, so daß
sie gleichsam auf einer Kegelfläche mit demselben
v' Kegelwinkel wie die Ventilsitzfase liegt. Bei dieser
ebenen Ausbildung der Ringfläche bestünde aber die Gefahr, daß durch Auflage der Ringfläche auf einem
Punkt ein Spalt zwischen der Ringdüse und der Ventilsitzfase erzeugt werden würde, der zu einem
falschen Meßergebnis führte. Aus diesem Grunde ist es vorteilhaft, gemäß Anspruch 2 die Ringfläche ballig
auszuführen, und zwar sie als Bestandteil einer Kugelfläche auszuführen, deren Durchmesser so gewählt
ist, daß die Kugelflache — und damit die ballige
M Ringfläche — die Ventilsitzfase nur im Bereich eines
bestimmten Durchmessers berührt, wo sich auch die Ringdüse befindet. Bei Vorhandensein von zwei
Ringdüsen, wie sie zum Zwecke der nach dem
Differenzdruckverfabren erfolgenden Winkelmessung
erforderlich sind, wird men diesen Durchmesser so wählen bzw. dje Durchmesser der Austritte der beiden
RingdOsen so wählen, daß die Ringfläche zwischen den
beiden Ringdtisen zur Auflage auf der Ventilsitzfase kommt
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Figuren erläutert, von denen
Fig. 1 die gesamte Vorrichtung mit einem nur eine Ringdüse aufweisenden Meßdorn wiedergibt, während
F ί g. 4 einen Längsschnitt durch eine Meßdüse mit zwei Ringdüsen zeigt Die Fig.2 und 3 zeigen stark
vergrößert die Verbältnisse im Berührungsbereich der Ringfläche des Meßdorns und der Ventilsitzfase bei
Vorliegen von Spalten biw. Abständen zwischen beiden.
Betrachtet man zunächst Fig. 1, so besteht die
Vorrichtung im wesentlichen aus dem allgemein mit 1 bezeichneten Meßdorn, der mit seiner ballig mit dem
Radius R ausgeführten Ringfläche 2 auf der den Prüfling darstellenden Ventilsitzfase 3 aufliegt, dem Druckluftbehälter
4 mit nachgeschaltetem Luftfilter 5, dem Feinregler 6, der verstellbaren Drossel 7 und dem
Manometer 8, das den Druck der Druckluft am Eintritt des Meßdorns 1 als Maß für die Ausströmung der Luft
aus der Ringdüse 9 und damit für »Undichtigkeiten« zwischen Ringfläche 2 und Ventilsitzfase 3 ermittelt
Der Meßdorn I besteht aus zwei ineinandergesteckten Hauptbestandteilen 10 und 11, die an der balligen
Ringfläche 2 die spaltförmige umlaufende Ringdüse 9 zwischen sich einschließen. Die Druckluftzuführung zur
Ringdüse 9 erfolgt über den Längskanal 12 in dem inneren Bestandteil 11 des Meßdorns 1 sowie in diesem
Ausführungsbeispiel zwei sich senkrecht durchsetzende Durchmesserkanäle 13 und 14, die auf dem Umfang des
inneren Hauptbestandteils 11 der Meßdüse 1 in den umlaufenden Ringkanal 15 einmünden. Dieser Ringkanal
steht seinerseits in Verbindung mit der Ringdüse 9.
In diesem Ausführungsbeispiel weist der innere Hauptbestandteil 11 der Düse 1 den Fortsatz 16 auf. dein eine nicht dargestellte Ventilstößelführung hineinragt,
so d'.UJ sich bei einem axialen Versatz von
Ventilstößelführung und Ventilsitzfase 3 ein Spalt zwischen dieser und der Ringfläche 2 ergibt, der eine
Anzeige am Manometer 8 liefert
Andere Meßdorne gemäß der Erfindung weisen diesen Fortsatz 16 nicht auf. Sie erfassen daher nicht den
beschriebenen Miltenversatz, woh.' aber Unrundheiten
der Ventilsitzfase 3 sowie Oberflächenfehler derselben, die zu einer Durchströmung der Ringdüse 9 führen. Da
auch mit dem Fortsatz 16 versehene Meßdorne verständlicherweise bei Unrundheiten bzw. schlechter
Oberfläche der Ventilsitzfase 3 durchströmt werden, ist es, wenn man Aufschluß über die Art des Fehlers haben
will, erforderlich, ein Virfahren anzuwenden, bei dem
nacheinander ein Meßdorn mit und ein Meßdorn ohne Fortsatz Einsatz Finden. Ergibt sich mit beiden
Meßdornen eine Durchströmung, so liegt eine Unrundheit bzw. ein Oberflächenfehler vor; ergibt sich nur bei
Einsatz des mit dem Fortsatz versehenen Meßdorns eine Durchströmung, so liegt ein Mittenversatz vor, d. h.
die Achse der Ventilsitzfase fällt nicht zusammen mit der Ventilachse.
Der Radius R der Kugelfläche, auf der die Ringfläche
2 liegt, ist so gewählt, daß die Ringfläche 2 dort zur Auflage auf der Ventilsitzfase 3 kommt. Dies ist
vergrößert in Fig. 2 dargestellt. Hier ist angenommeti.
daß infolge einer Abweichung von der vorgeschriebenen Geometrie sich 'wischen dem Austritt 9' der
Ringdüse 9 einerseits und der Ventilsitzfase 3 andererseits ein Spalt s gebildet hat, so daß Druckluft in einer
Menge ausströmen kann, die der Größe des Spalts s entspricht
Sofern zur Messung des Winkels der in F i g. 3 mit 20
bezeichneten Ventilsitzfasß zwei in einem kleinen axialen Abstand a aufeinanderfolgende Ringdüsen 21
und 22 Verwendung finden, sind sie bezüglich der Zone der Berührung zwischen Ventilsitzfase 20 und Ringfläehe
23 so angeordnet daß diese Berührungszene zwischen ihnen verläuft Der Abstand a richtet sich in
seiner Größe nach dem jeweiligen Einsatzfall; bei einer ausgeführten Vorrichtung beträgt er 0,7 mm. Sofern der
Winkel der Ventilsitzfase 20 gegen die Ventiiachse von seinem vorgeschriebenem Wert abweicht der gegeben
ist durch die Verbindungslinie 24 der Austrittsflächen der Ringdüsen 21 und 22, stellen sich Abstände oder
Spalte s 1 und 5 2 unterschiedlicher Größe zwischen den Ringdüsen 21 und 22 einerseits sowie der Ventilsitzfase
20 andererseits ein, die unterschiedliche Ausströmungen aus den beiden Ringdüsen und damit unterschiedliche
Drücke zur Folge haben; der Differenzdruck ist demgemäß ein Maß für die Abweichung des Winkels
von seinem Sollwert
geeigneter Meßdorn ist in F i g. 4 im Längsschnitt und in
JO Hauptbestandteilen: Der Griff 30 ist auf den Verteilerkörper
31 aufgeschraubt der seinerseits zwischen sich und dem mit dem Fortsatz 32 versehenen Mittelstück 33
das im wesentlichen kegelförmige Teil 34 einschließt und zwar so, daß beiderseits des freien Endbereichs des
-is Teils 34 die beiden feinen Ringspalte 35 und 36 gewahrt
sind. Der Meßdorn liegt wiederum mit einer balligen Ringfläche 37 auf der bei 38 angedeuteten, zu prüfenden
Ventilsitzfläche auf.
■»ο gemeinsamen Zuführungskanal 39 für das Druckmedium,
hier Druckluft zu den beiden Ringspalten 35 und 36 umschließt Die Aufteilung in zwei Strömungskanäle
erfolgt innerhalb des Teils 31; dort finden sich in ringförmiger Anordnung (siehe F i g. 5) mehrere Strömungskanäle
40, die in die äußere spaltförmige Ringdüse 36 einmünden, während in 'las Teil 33 ein
axialer Kanal 41 eingearbeitet ist, von dem in diesem Ausführungsbeispiel vier radiale Kanäle 42 (siehe
Fig.5) die Verbindung zu der inneren umlaufenden
w Ringdüse 35 herstellen. Diese beiden Leitungs- oder
nur zur Kegelwinkelmessung, also zur Kontrolle der
v~> Meigung der Ventilsitzfase 38 gegen die Achse 43,
verwenden, sondern durch Abschalten eine; der beschriebenen Kanalsysteme von der Druckluftzuführung
auch für Messungen, die nur eine der beiden spaltförmigen Ringdüsen 35 und 36 erfordern. Man wird
mi dann also nur den zentralen Kanal 41 mit der
spaltförmigen Ringdüse 36 führenden KanÜe von der
hi Düse gemäß den Fig. 4 und 5 eine Änderung des
Drucks in beiden Kanalsystemen, d. h. an beiden Ringdüsen 35 und 36, so ist dies ein Zeichen für eine
Ovalität der Ventilsitzfase.
Wie sich im praktischen Einsatz gezeigt hat, besitzt die erfindungsgemäße Vorrichtung infolge der Verwendung
umlaufender spaltförmiger Ringdüsen eine überraschend hohe Meßgenauigkeit. Die Prüfung mit dieser
Vorrichtung ist auch sehr realitätsbezogen, da sie die Verhältnisse im Betrieb des mit dem betreffenden
Ventilsitz ausgerüsteten Ventils gleichsam nachgebildet. Abschließend sei darauf hingewiesen, daß der
erfindungsgemäße Meßdorn mit zumindest einer Ringdüse zur Kontrolle nicht nur, wie anhand der
Figuren beschrieben, von Innenfasen, sondern auch von Außenfasen Einsatz finden kann.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Vorrichtung zur Kontrolle der Geometrie der
Fase eines eingebauten Ventilsitzringes, insbesondere einer Brennkraftmaschine, mit einem Lehrdom,
dadurch gekennzeichnet, daß der mit einer Druckmittelquelle (4) in Verbindung stehende
Dorn als Meßdorn (1) mit zumindest einer umlaufenden spaltförmigen Ringdüse (9) vorgegebener
Spaltweite auf einer zur Anlage auf der Fase (3) bestimmten Ringfläche (2) versehen ist und mit ihm
ein Meßinstrument (8) zur Erfassung einer den Durchsatz des Druckmittels durch den Meßdorn (1)
wiedergebenden Größe verbunden ist
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Ringfläche (2) auf einer Kugelfläche liegt, die die Fase (3) im Bereich der Ringdüse (9)
berührt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch zwei koaxiale umlaufende spaltförmige
Ringdfissn (35,36) mit vorgegebenen Spaltweiten auf der Ringfläche (37) sowie durch ein Meßinstrument
zur Erfassung der Differenz des Drucks des Druckmittels an beiden Ringdüsen (35, 36) im
Meßdorn.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßdorn einen
axialen Fortsatz (32) zum Einsetzen in eine Ventilstößelführung aufweist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß
der Meßdorn einen einen Hohlraum (39) zur Druckmittfslzuführung umsc' '.ießenden, mit einem
Verteilerkörper (31) verbundenen Griff (30) sowie ein teilweise innerhalb des V Tteilerkörpers (31)
verlaufendes Mittelstück (33) enthält, wobei Verteilerkörper (31) und Mittelstück (33) gemeinsam die
Ringfläche (37) bilden und dort zwischen sich einen Ringspalt einschließen, der durch einen hohlkegelförmigen
Distanzring (34) in die beiden Ringdüsen (35,36) unterteilt ist, in die Zuführungskanäle (40,42)
für das Druckmittel im Verteilerkörper (31) bzw. im Mittelstück (33) einmünden.
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10121964B4 (de) * | 2001-05-05 | 2011-05-05 | Knäbel, Horst, Dipl.-Ing. | Überprüfungsvorrichtung für Ventilsitze |
CN109238193A (zh) * | 2018-08-10 | 2019-01-18 | 玉柴联合动力股份有限公司 | 一种气门座圈磨损测量方法 |
Families Citing this family (3)
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IT1280249B1 (it) * | 1995-08-03 | 1998-01-05 | Marposs Spa | Comparatore a tampone per il controllo di parti a simmetria di rotazione |
DE102009034835A1 (de) * | 2009-07-27 | 2011-02-03 | Stotz, Thomas | Verfahren und Vorrichtung zur Dichtheitsmessung von Ventilsitzen |
CN113532837B (zh) * | 2021-08-19 | 2022-11-18 | 中国航发贵阳发动机设计研究所 | 一种验证异型喷管压力的试验工装结构 |
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1978
- 1978-08-24 DE DE19782836925 patent/DE2836925C3/de not_active Expired
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Publication number | Publication date |
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DE2836925C3 (de) | 1981-06-04 |
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