DE3001536A1

DE3001536A1 - Hohlventil

Info

Publication number: DE3001536A1
Application number: DE19803001536
Authority: DE
Inventors: Horst 7759 Immenstaad Lamprecht; Walter 3013 Barsinghausen Meyerhoff; Richard Dipl.-Ing. 7713 Hüfingen Weintz
Original assignee: Teves Thompson and Co GmbH
Current assignee: Teves Thompson and Co GmbH
Priority date: 1980-01-17
Filing date: 1980-01-17
Publication date: 1981-07-23

Description

Hohlventil
Die Erfindung betrifft ein Hohlventil einer Verbrennungskraftmaschine mit einer Füllung zur Verbesserung des Wärmetransports zwischen dem Ventilteller und dem Ventilschaft, unter Verwendung einer im Ventilhohlraum angeordneten Hülse guter Wärmeleitfähigkeit, in welcher das Füllmittel eingeschlossen ist und einen Teil des Hülseninnenraums einnimmt.
Ventile von Verbrennungskraftmaschinen werden im allgemeinen nicht besonders gekühlt. Es genügt die Umspülung von Frischgasen. Bei Hochleistungsmotoren jedoch, insbesondere bei Verwendung hochwdrmfester austenitischer Stähle mit einer wesentlich schlechteren Wärmeleitfähigkeit als martensitische Stähle, ist eine zusätzliche Kühlung notwendig. Bekannt ist die Verwendung von Hohlventilen mit einer Natrium oder auch Wasserfüllung. Das Natrium füllt den Hohlraum bis zu etwa 60 Y0 des Volumens, in dem es bei Cd. y70C schmilzt und die Wärme vom Teller zum Schaft ableitet.
Die Temperatur am Ventilkopf wird dadurch um etwa 80 - 1200C verringert. Während Tnan früher Hohlventile herstellte, um die weniger warmfesten Werkstoffe verwenden zu können, setzen sie sich in jüngster Zeit erneut stärker durch, weil damit wegen des raschen Wärmeentzuges in Tellerbodenmitte eine Selbstzündungsquelle ausgeschaltet werden kann. Selbstzündungen führen oft zu einer erhöhten thermischen Beanspruchung und vorzeitigem Ausfall des Ventils.
Um die Herstellung eines gefüllten Ventils zu vereinfachen, wurde bereits mit dem USA-Patent 1 786 2d5 vorgeschlagen, das Füllmittel in zylindrische Hohlkörper zu bringen und die gefüllten Hohlkörper im Ventilraum anzuordnen. Nachteilig hierbei ist Jedoch ein sehr hoherwärmeübergangswiderstand zwischen der Höhlraumwand und dem Hohl körper Solche Ausführungsformen hagen sich ddher in der Praxis nicht durchsetzen können.
Der Erfindung lieyt die Aufgabe zugrunde, ein Ventil der eingangs genannten Ausführung so zu gestalten, dd. ein verbesserter Wärmetransport in axialer Richtung und möglichst ein geringerer Wärmeubergangswiderstand zwischen der das Kühlmittel enthaltenden Hülse und der Wand des Ventilhohlraumes erreicht wird.
Die erfindungsgemäße Lösung ist dadurch gekennzeichnet, d der Freiraum in der Hülse ein Vakuum aufweist und an allen Punkten der Hülse eine wärmeleitende Verbindung zwischen der äußeren Hülsenfläche und der Wand des Ventilhohlraumes besteht.
Durch die fehlende Luftmenge in dem von dem Kühlmittel nicht In Anspruch genomnenen Raum der Hülse ist dessen Beweglichkeit in axialer Richtung verbessert, so daß sich dies positiv auf den entsprechenden Wärmetransport auswirkt. Bei Verwendung von Natrium als Kühlmittel kann dieses unter labormäßigen Bedingungen in die Hülse bzw. Patrone gebracht werden. Bekanntlich bildet Natrium bei Kontakt mit der Atmosphäre sehr rasch das hydroskopische Natriumhydroxyd. Es bedarf eine(, etheblichen technischen Aufwandes, um das Natrium beim Versand vom Hersteller bis zum Befüllen und Verschliegen des Ventils vor dieser Korrosion so wirksam zu @chützen, ddß kein Korrosionsprodukt mit in den Ventilhohlraum gelangt.
Um eine Verringerung des Wärmeübergangswiderstandes sicherzustellen, kann die Hülse im Ventilhohlraum schwimmend gelagert sein. Dabei kinn der kaum zwischen der Hülse und der Wand des Ventilhohlraumes mit einem mindestens im Betriebszustand flüssigen Medium gefüllt sein.
Anstatt die Hülse als einen Selbständig einsetzbaren Körper auszubilden, kann dieser auch aus einer galvanisch duf die Wand des Ventilhohlraumes aufgetrangenen Schicht bestehen. Bei einer Verwendung von Natrium als Füllmittel eignet sich dls Hülsenmaterial vor allem ein Werkstoff, dessen Sauerstoffaffinität geringer ist als die des Natriums, was insbesondere bei Kupfer der Fall ist.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt und nachstehend erläutert.
Gezeigt ist ein Längsschnitt durch einen Ventilkörper 1 mit einem Hohlraum 2, der vor allem den Ventilschaft erfaßt. Im Hohlraum ist eine Hülse 4 angeordnet, die mit einem Kühlmittel 5, beispielsweise Natrium, teilweise gefüllt ist. Der Freiraum 6 oberhalb der Kühlmittelffillung ist mit einem Vakuum versehen. Der Zwischenraum zwischen der aüßeren Oberfläche der Hülse 4 und der Wand des Hohlraums 2 ist ebenfalls mit einem gut wärmeleitenden Medium, beispielsweise Natrium gefüllt.
Durch die fehlende Luft im Freiraum 6 oberhalb der Kühlmittelfüllung 5 kann das gut wärmeleitende Kühlmittel bei den in Axialrichtung verlaufenden Ventilbewegungen abwechselnd den oberen und den unteren Bereich des Hülseninnenraums bedecken und dadurch die Wärme vom unteren Bereich in den oberen zur raschen Ableitung transportteren. Die fehlende Luft erleichtert hierbei das Vordringen der Kühlmittelfüllung in den oberen Bereich, da praktisch kein Widerstand mehr zur Verdrängung der sonst vorhandenen Luftmenge überwunden werden muß.
Durch die tus einet gut wärmeleitendem Stoff bestehende Kühlmittelfühlung 7 kann die Hülse 4 die Wärme problerfilos auf den Ventilschaft übertragen, da dem Wärmeübergang sehr hinderliche berührungsfreie Bereiche @ wischen der äußeren Oberfläche der Hülse 4 und der Wand des Hohlraums 2 fehlen.
- Patentansprüche -

Claims

Patentansprüche 1. Hohlventil einer Verbrennungskraftmaschine mit einer Füllung zur Verbesserung des Wärmetransports zwischen dem Ventilteller und dem Ventilschutt, unter Verwendung einer im Ventilhohlraum angeordneten Hülse se guter Wärmeleitfähigkeit, in welcher das Füllmittel eingeschlossen ist und einen Teil des Hülseninnenraums einnimmt, dadurch gekennzeichnet, dd,j der Freiraum (6) in der Hülse (4) ein Vakuum aufweist und an allen Punkten der Hülse (4) eine warmeleitende Verbindung zwischen der älteren Hülsenfläche und der Wand des Ventilhohlraumes (2) besteht.
2.5 Hohlventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (4) im Ventilhohiraum (2) schwimmend gelagert ist.
3.) Hohlventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum zwischen der HUlse (4) und der Wand des Ventilhohlraumes (2) mit einem mindestens im Betriebszustand flüssigem Medium gefüllt ist.
4.) Hohlventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse aus einer galvanisch auf die Wand des Ventilhohlraumes aufgetragenen Schicht gebildet ist.
5.) Hohlventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 4 unter Verwendung von Natrium dls Füllmittel,gekennzeichnet durch ein Hülsenmaterial, dessen Sauerstoffaffinität geringer ist als die des Natriums.