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Salzgefülltes Hohlventil für Brennkraftmaschinen Um die hochbeanspruchten
Auslaßventile von Brennkraftmaschinen besser zu kühlen, wurden schon die ganzen
Ventile oder auch nur ihre Schäfte hohl ausgebildet und mit einem Kühlmittel, insbesondere
mit bei höheren Temperaturen schmelzendem Natrium, gefüllt. Wegen der im Betrieb
entstehenden Dampfbildung wurde versucht, den Hohlraum des Ventils durch einen eingeschweißten
Stopfen gasdicht abzuschließen. Schon die Verschweißung stieß dabei jedoch wegen
der bei Schweißtemperatur auftretenden Dampfbildung auf Schwierigkeiten; denn die
entstehenden Dämpfe führten an der Schweiß; stelle zu einer Porenbildung. Die einzuschweißenden
Stopfen erhielten daher während der Schweißung, um -die eigentliche Schweißnaht-
von Dämpfen frei zu halten, entsprechend lange Paßflächen, wodurch entweder ein
Teil des Hohlraumes des Ventils verlorenging oder die hohle Ausbildung des Stopfens
erforderlich wurde. Auch diese Stopfen bedingten jedoch, um ihren Zweck bis zur
Fertigstellung der Schweißnaht .erfüllen zu können, eine außerordentlich hohe Genauigkeit
in der Herstellung des Stopfens selbst und .auch der entsprechenden Bohrung im Ventilschaft
oder Teller.
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Abgesehen von diesem Verschlußstopfen wurde auch schon die Abdichtung
nach einem anderen Vorschlag dadurch herbeizuführen versucht, daß in die öffnung,
beispielsweise im Ventilteller, ein plattenartiger Stopfen mit einer kreisförmigen
Scharfkante eingesetzt und anschließend darin verschweißt wurde. jedoch wirkte hierbei
nicht die Scharfkante als Dichtung; denn diese bekannten Ventile wurden durch eine
weitere Bohrung im Ventilschaftende mit der Salzfüllung versehen, so daß sich an
dieser Stelle die Notwendigkeit zu einem gasdichten Abschluß ergab, der dann in
bekannter Weise wieder mit Hilfe eines Stopfens durchgeführt wurde. Die Anordnung
eines Verschlußstopfens im Ventilschaftende bringt jedoch außer den vorstehend beschriebenen
Nachteilen auch noch den Umstand mit sich, daß, der Ventilschaft gerade .an der
Stelle, an der die Befestigungsmittel für die Ventilfeder angreifen, eine beträchtliche
Schwächung erleidet, die mit Rücksicht auf die erhöhte Beanspruchung bei Hochleistungsbr.ennkraftmaschinen
vermieden werden muß. überdies bedarf auch ein Stopfen mit gasdicht abschließender
Scharfkante einer gewissen zusätzlichen Dichtung, d. h. es muß dafür Sorge getragen
werden, daß die Scharfkante tatsächlich während des Schweißvorganges in abdichtender
Verbindung mit dem Werkstoff des Ventils bleibt.
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Nach der Erfindung wird dies dadurch
erreicht, daB
in der Bohrung des Ventilschaftes eine in eine Bohrungserweiterung vorspringende
scharfe Kante angeordnet ist, auf der sich der Stopfen abstützt und die er mit einem
nach unten vorspringenden Rand mit Paßflächen umfaßt. Die eigentliche Abdichtung
-gegen die bei der Verschweißung unter Spannung stehenden Dämpfe übernimmt hierbei
die scharfe Kante, während die innige Berührung dieser scharfen Kante der Ventilschaftbohrung
mit dem Stopfen durch die Paßflächen gewährleistet wird, auf die der Stopfen aufgetrieben
wird. Beide Dichtungsmittel ergeben somit in ihrer Zusammenwirkung einen zuverlässigen
Verschluß, der die nachfolgende einwandfreie Durchführung der Schweißnaht erst gestattet.
Es ist ferner möglich, die Sicherheit des Verschlusses von geringen Bearbeitungsungenauigkeiten
dadurch unabhängig zu machen, daß. zwischen Stopfen und Absatz der Ventilbohrung
eine Dichtungsscheibe oder ein Dichtungsring angeordnet wird, wobei der Dichtungsring
die in die Bohrungserweiterung vorspringende scharfe Kante derart umgeben kann,
daß sich der untere Rand des Stopfens auf den Dichtungsring auflegt.
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In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise veranschaulicht.
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Es zeigt Fig. i einen Längsschnitt durch das Ventil mit eingesetztem
und eingeschweißtem Verschluß.stopfen, Fig.2 die Anordnung eines die scharfe Dichtungskante
in der Ventilschaftbohrung umgebenden Dichtungsringes, Fig.3 die Anordnung einer
zusätzlichen Dichtungsplatte.
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Der Schaft i eines Ventils ist in an si.cli bekannter Weise von der
Tellerseite aus derart angebohrt, daß die Bohrung 2 nicht bis zu der Stelle des
Ventilschaftendes reicht, an der die Befestigungsmittel für die Ventilfeder angreifen.
Die Bohrung 2 wird mit einer entsprechenden Menge beispielsweise metallischen Natriums
gefüllt. An der Tellerseite des Ventils ist die Bohrung 2 derart abgesetzt, daß
eine erweiterte Bohrung 3 und eine in diese vorspringende, kreisförmige, scharfe
Kante q. :entsteht. Der Stopfen 5 ist als flache Kappe mit nach unten gerichtetem
Rand 6 ausgebildet, so daß sich beim Eintreiben des Stopfens 5 die scharfe Kante
q. in den Werkstoff des (Stopfens einschlägt, während die seitlichen Ränder der
vorspringenden scharfen Kante q. als zusätzliche Flächendichtung wirken. Der untere
-Rand 6 des Stopfens umfaßt demnach die seitlichen Ränder der vorspringenden
Scharfkante 4. und findet hierdurch einen derarufesten Sitz, daß.die Scharfkante
.4 auch während des Anbringens der Schweißnaht 7 mit dem Werkstoff des Stopfens
5 in innigem Eingriff gehalten wird.
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Nach Fig.2 ist bei im übrigen gleicher Ausbildung von Ventilschaftbohrung
und Stopfen unterhalb des Randes 6 des Stopfens ein vorzugsweise aus Kupfer o. dgl.
ausgefübrter Dichtungsring angeordnet, der die vorspringende Scharfkante q. umgibt
und auf dem sich der untere Rand 6 des Stopfens abstützt. Der weiche Werkstoff des
Dichtungsringes ergibt selbst beim Auftreten geringer Ungenauigkeiten in der Passung
zwischen Stopfen und Ventilschaftbohrung einen dichten Abschluß, und überdies trägt
die gegenüber dem Ventilschaft@t-erkstoff stärkere W ärmeausdehnung des Dichtungsringes
unter den Betriebstemperaturen zu einer zusätzlichen Abdichtung bei.
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Schließlich ist es auch möglich, an Stelle des Dichtungsringes nach
Abb.3 zwischen den Stopfen 5 und die in die erweiterte Bohrung 3 vorspringende scharfe
Kante 4. eine Dichtungsscheibe 9 einzulegen, die sich beim Eintreiben des Stopfens
den Dichtungsflächen entsprechend anpaß.t. Hierbei erhält mit Vorteil der untere
Rand 6 des Stopfens 5 ebenfalls eine ringförmige scharfe Dichtungskante, die sich
in den Werkstoff der Dichtungsscheibe 9 einschlägt.