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Ventilbefestigung für Wärmekraftmaschinen, bei der die ungeführte
Ventilspindel an dem ausschwingbaren Steuerhebel gelenkig aufgehängt ist. Die Ventile
für Wärmekraftmaschinen werden in der Regel mit ihren Spindeln in einer Büchse geführt,
die eine Bewegung längs ihrer Achse sichert; hierbei kommt es häufig vor, insbesondere
bei Auslaßventilen, daß die auftretenden hohen Temperaturen, denen diese Ventile
und ihre Führungen ausgesetzt sind, Klemmungen und sonstige nachteilige Wirkungen
hervorrufen.
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Es ist bekannt, die Ventilbefestigung für Wärmekraftmaschinen derart
auszubilden, daß die Ventilspindel keine Führung erhält und an dem ausschwingbaren
Steuerhebel gelenkig aufgehängt ist. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß sie z.
B. bei Umlaufmotoren nicht Verwendung finden kann.
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Gemäß der Erfindung ist die Ventilbefestigung so ausgebildet, daß
die Verbindung zwischen Ventilspindel und Steuerhebel nur ein gewisses Spiel zuläßt,
wodurch der ordnungsmäßige Schluß des sich schräg öffnenden Ventils gesichert wird.
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Dank dieser Neugestaltung des Ventils erreicht man weiterhin den Vorteil
einer beträchtlichen Verringerung der Rauminanspruchnahme in der Höhenrichtung des
Gehäuses, in welchem das Ventil untergebracht ist.
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Der Erfindungsgegenstand ist auf beiliegender Zeichnung in mehreren
Ausführungsformen veranschaulicht.
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Abb. i zeigt die Anwendung bei dem Auslaßventil eines umlaufenden
Explosionsmotors.
Abb.2 zeigt im Schnitt und teilweise in Ansicht
das Ende des Steuerhebels und die Ventilstange.
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Abb. 3 ist eine Seitenansicht zu Abb. 2. Die Abb..I und 5 zeigen im
Schnitt eine weitere Ausführungsform in der Schräglage und in der Offenstellung
des Ventils.
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Abb. 6 ist eine dritte Ausführungsform im Längsschnitt nach Linie
A-A der Abb. 7. Abb.7 ist ein wagerechter Schnitt nach B-B der Abb. 6.
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Bei dem Ausführungsbeispiel der Abb. i bis 3 ist das Ventil a unmittelbar
an einem Steuerhebel b befestigt, der um Zapfen c drehbar und an seinem dem Ventil
zugekehrten Ende gegabelt ist. Diese Gabel d umgreift die Ventilstange e und ist
mit dieser durch einen Bolzen f gekuppelt.
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Die Stange a bildet an der Stelle, an welcher die Gabel
d des Steuerhebels b sie umfaßt, eine Art Führung; außerdem ist zwischen
dem Zylinderumfang der Stange und der zylindrischen Fläche 1, die den Grund des
Gabelschlitzes bildet, ein kleiner Spielraum frei gelassen. Ebenso durchdringt der
Bolzen f die Ventilstange e mit leichtem Spiel. Infolge dieser Aufhängung ist das
Ventil nicht starr mit dem Steuerhebel b verbunden, vielmehr erhält das Ventil die
Möglichkeit einer leichten Relativbewegung gegenüber dem Steuerhebel derart, daß
das Ventil beim Schließen unter der Wirkung einer Feder n sich vollständig auf seinen
Sitz anpressen kann.
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Bei der Öffnungsbewegung nimmt das Ventil eine Schräglage ein, wie
sie in gestrichelten Linien in der Abb. i veranschaulicht ist. Das Ventil öffnet
sich also in schräger Richtung und nicht geradlinig, wie dies bei der Verwendung
von Ventilspindelführungen eintritt. Durch die schräge Öffnungsbewegung wird mit
gesteigerter Geschwindigkeit eine große Durchtrittsöffnung freigegeben, ein Vorteil,
der gegenüber den bekannten Ventileinrichtungen bedeutsam ist, da hierdurch, z.
B. bei Auslaßventilen, ein rasches Entweichen der Gase wesentlich begünstigt wird.
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Ein anderer Vorteil dieser Anordnung ergibt sich daraus, daß im Augenblick
des Schließens das Ventil, welches auf seinen Sitz in etwas schräger Lage auftrifft,
eine leichte Drehbewegung erfährt, die ein vollkommen dichtes Aufsetzen des Ventils
sichert. Bei Umlaufmotoren erleichtert noch die Fliehkraftwirkung, die sich auf
das Ventil geltend macht, ganz besonders die vollkommene Verschlußwirkung.
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Um zu vermeiden, daß das Ventil infolge der durch Abnutzung möglicherweise
bewirkten Erhöhung des Spieles an der Befestigungsstelle zu locker wird, kann man
die Verbindung zwischen dem Ventil und dem Steuerhebel gemäß der Ausführungsform
der Abb. q. und 5 durchbilden.
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Bei dieser Ausführungsform sind an dem Ende des Steuerhebels b zwei
kugelförmige Flächen o und p vorgesehen, die zu dem Mittelpunkt q konzentrisch liegen.
Außerdem erhält das Hebelende eine Bohrung r, durch die die Ventilspindel s hindurchgeführt
wird.
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Zwischen der kugelförmigen Fläche p des Steuerhebels b und dem Ventilteller
a ist ein Ringstück t eingeschaltet, dessen obere Fläche ebenfalls kugelförmig gestaltet
ist und sich genau der unteren Fläche p des Hebelendes anpaßt. Das mit Schraubengewinde
versehene obere Ende der Ventilstange s trägt eine Schraubenmutter u, deren untere
Fläche ebenfalls kugelförmig ausgebildet ist und der Wölbung der Oberfläche o des
Hebelendes entspricht.
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Die Schraubenmutter 2t wird genügend angezogen, um jedes Spiel des
Ventils in der Richtung seiner Spindelachse zu vermeiden; dagegen ist dem Ventil
ein gewisser Spielraum gelassen, um ihm eine gewisse Drehung um seine Achse zu gestatten
und eine gewisse Verschiebung um den Drehpunkt q der beiden kugelförmigen Flächen
o und p. Diese Bewegung wird überdies nicht verhindert durch den Steuerhebel b,
da die Längsbohrung desselben etwas größer ist als der Durchmesser der Ventilspindel
s.
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Das in dieser Weise auf dem Zvlinder angeordnete Ventil vollzieht
seine §chlußbewegung unter Einwirkung des Steuerhebels b und der Feder it und stellt
sich selbst in die genaue Verschlußlage auf seinen Sitz ein, trotz etwaiger geringer
Ungenauigkeiten der Montage; dies wird dadurch erreicht, daß sich das Ventil etwas
um die Kugellagerung, die durch die konzentrischen Flächen o und p geschaffen wird,
drehen, kann.
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Wenn das Ventil während des Arbeitsganges des Motors offen ist, wie
die Abb. 5 ersehen läßt, würde die Fliehkraft, die an dem Schwerpunkt
v der aus dem Ventil a, s,
dem Ringstück t und der Schraubenmutter
1t bestehenden Masse angreift und in Richtung des Pfeiles w wirkt, das Bestreben
haben, diese Masse um die Kugellagerung o, p zu
verdrehen. Da aber
die Anordnung so getroffen ist, daß der Schwerpunkt v unterhalb der Lagerfläche
p liegt, d. h. seitlich von dem Kugelmittelpunkt, ist die Komponente der Fliehkraft,
welche auf eine Drehung des Ventils um den Punkt q hinwirken könnte, kleiner als
das Produkt dieser Fliehkraft mit dem Reibungskoeffizienten der beiden Metalle,
die die Lagerfläche p bilden.
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Das Ventil behält also die in Abb. 4 veranschaulichte
Relativlage
gegenüber dem Steuerhebel b auch während der öffnungsbewegung nach Abb. 5 bei. Beim
Schließenwird das Ventil, wiederum ohne eine Relativbewegung gegenüber dem Steuerhebel,
in die gleiche Stellung zurückgebracht, in der eine vollkommene Abdichtung gewährleistet
ist.
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Es erfolgt also eine Drehbewegung in den kugelförmigen Flächen o und
p nur dann, wenn das Ventil nicht richtig auf seinen Sitz auftreffen würde; hierdurch
wird also eine gute Wirkungsweise des Ventils unter allen Umständen ermöglicht.
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In gewissen Fällen kann man von der Anordnung der Kugelflächen o und
p absehen. Die Berührungsflächen des Hebels b würden dann gemäß dem Ausführungsbeispiel
der Abb. 6 als Ebenen o', p' ausgebildet sein. Dementsprechend wäre auch
die Oberfläche des Ringes t' und die Unterfläche des Ringstückes ü ebenfalls eben
auszubilden.
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Abb. 6 läßt weiterhin ersehen, daß die Gehäuse, die zur Aufnahme der
Ventile dienen und zugleich den Zylinder mit dem Vergaser bzw. mit den Austrittskanälen
(Abb:7) in Verbindung bringen, sich durch besonders geringe Rauminanspruchnahme
in der Höhenrichtung auszeichnen; dies ist eine Folge der geringen Höhe der Ventilspindel
s, die infolge des Wegfalles der Spindelführung gewonnen wird.
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Der Steuerhebel b, der um die an der Gehäusewand befestigte Achse
c ausschwingt, wird aus dem Gehäuse herausgeführt durch eine Öffnung x, die in einem
zylindrischen Teil y der Gehäusewandung freigelassen ist. An der Außenseite dieses
zylindrischen Gehäuseteiles y ist eine ebenfalls zylindrische Deckelplatte z befestigt,
an die sich eine Führungsbüchse anschließt, durch die der nach außen gehende Arm
des Doppelhebels b hindurchgeführt ist. Die zylindrische Deckelplatte z wird durch
eine Feder mit Reibungsdruck an der Außenseite des Gehäuses festgehalten. Auf diese
Weise wird eine vollkommene Abdichtung des Gehäuseinnern gesichert.