DK147131B - Koelet ventilsaedeindsats, navnlig til udstoedsventiler til dieselmotorer - Google Patents

Description

i 147131

Opfindelsen angår en ventilsædeindsats, navnlig til udstødsventiler til dieselmotorer, hvilken indsats omfatter et antal hulrum til cirkulering af kølemiddel i nærheden af den pågældende indsats's ventilsæde.

5 Det hører til den almindeligt kendte teknik at forsyne ven tilsædeindsatser, uanset om disse udgøres af en såkaldt ventilkurv med føring for udstødsventilspindlen eller udgør et løst bundstykke, som bærer selve ventilens faste sæde, og som er fastklemt mellem motorens topstykke og udstødsventilspindlens hus, 10 med et rundgående kølekammer, som forløber omkring ventilens faste sæde, og som fødes på forskellig måde med kølemiddel, således at dette cirkuleres gennem det rundgående kammer. Et sådant rundgående kølekammer kendes f.eks. fra beskrivelsen til tysk patent nr. 332976.

15 Indsatsen ifølge den foreliggende opfindelse er ejendommelig ved, at hulrummene til cirkulering af kølevæsken er udformet som bundhuller, hvis bunde er anbragt i nærheden af den pågældende indsats's ventilsæde, og som udmunder i en ringkanal i indsatsen, hvilke bundhuller ved hjælp af deri indsatte lede-20 plader er opdelt i en tilførselskanal og en returkanal, der står i forbindelse med hinanden ved bunden af de pågældende bundhuller, samt at ringkanalen ved hjælp af skillevægsorganer er opdelt i kølemiddeltilførsels- og kølemiddelfraførselsrum, der står i forbindelse med henholdsvis bundhullernes tilførsels- og 25 returkanaler.

Herved undgås der anvendelsen af et rundgående kølekammer, som forløber i indsatsen omkring ventilens faste sæde, hvilket er fordelagtigt derved, at et rundgående kølekammer, f.eks. som foreslået i henhold til beskrivelsen til tysk patent 30 nr. 332976, svækker indsatsen og endvidere nødvendiggør, at den del af indsatsen, hvori et sådant rundgående kølekammer befinder sig, skal fremstilles af to sammensvejste dele eller to dele, der holdes presset mod hinanden med deleplanet liggende i nærheden af det faste sæde, hvilket giver uheldige varmepå-35 virkninger. Samtidig sikres der på simpel måde takket være 147131 2 bundhullernes ledeplader og ringruiranets skillevægsorganer en veldefineret styring af kølemidlet ind i og ud af bundhullerne.

Ifølge en udførelsesform for opfindelsen kan ledepladerne 5 være anbragt med deres plan stort set forløbende radialt i for hold til den tilhørende ventils længdeakse i bundhullerne, og skillevægsorganerne kan udgøres af dele af ledepladerne, og som har samme omkredsform som ringkanalen. Denne udførelsesform er fordelagtig, idet det derved opnås, at ledepladerne 10 og skillevægsorganerne kan udformes ud i ét med hinanden, og denne udformning og anbringelse af ledepladerne vil bevirke, at kølemiddel, som strømmer til et kølemiddeltilførselsrum i ringkanalen, vil blive tvunget til at strømme ind i og ud af efter hinanden følgende bundhuller ad en stort set meander-15 formet strømningsbane.

En anden fordelagtig udførelsesform for ventilsædeindsatsen ifølge opfindelsen er ejendommelig ved, at ledepladerne er anbragt med deres plan stort set forløbende i omkredsretningen omkring den tilhørende ventils længdeakse i bundhullerne, og 20 at skillevægsorganerne udgøres af en stort set cylinderformet ledeplade, der er udformet ud i ét med ledepladerne, og som er indsat mellem ringkanalens over- og underside. Denne udførelsesform er fordelagtig ved, at den cylinderformede ledeplade på simpel måde tilvejebringer en parallelkobling af 25 bundhullernes tilførselskanaler og deres returkanaler, således at alle bundhullerne yder samme kølevirkning på indsatsen.

Det rundgående kølekammer, som forløber i indsatsen og i nærheden af ventilens faste sæde, og som kendes fra beskrivelsen til ovennævnte tyske patent nr. 332976, er udsparet langs 30 skillefladen mellem en overpart og en underpart til indsatsen.

Ifølge denne kendte teknik er overparten og underparten holdt sammen takket være indsatsens indspænding. Denne teknik med udsparing langs skillefladen mellem en overpart og en underpart kan anvendes ved tilvejebringelse af ringkanalen, men i så 35 fald er overparten og underparten hensigtsmæssigt ifølge den foreliggende opfindelse sammensvejst langs indsatsens yderside 147131 3 og dens inderside, og endvidere er indsatsen indspændt i motorens topstykke på en sådan måde, at indspændingen tilvej ebringer trykspændinger i ydersvejsningen med spændingsretningen forløbende tilnærmelsesvis parallelt med den tilhørende 5 ventils længdeakse. Herved opnås det, at indsatsen ikke bliver svækket væsentligt, idet ydersvejsningen som nævnt står under trykspændinger, og indersvejsningen vil som følge af den opvarmning, som denne udsættes for under motorens arbejde, ligeledes komme til at stå under trykspændinger i kraft af inder- 10 sidens varmeudvidelser. Det undgås altså med andre ord, at den varmeudvidelse, som indersiden udsættes for, kan forplante sig til svejsningen langs ydersiden og derved svække denne.

Denne udførelsesform er navnlig fordelagtig i det tilfælde, hvor en eksisterende motors indsatser skal forsynes med køle-15 arrangementet ifølge den foreliggende opfindelse.

I det tilfælde, hvor indsatsen kan indspændes mellem motorens topstykke og et til den pågældende ventil hørende ventilhus, og ventilhuset er forsynet med et antal kølemiddeltilførselskanaler og kølemiddelfraførselskanaler, kan disse 20 hensigtsmæssigt ifølge opfindelsen stå i forbindelse med ringkanalens kølemiddeltilførsels- og kølemiddelfraførselsrum gennem kanaler, der er udsparet i overparten, og som er ensartet fordelt langs ringkanalens omkreds. Herved kan der opnås en meget jævn køling af den del af indsatsen, som bærer 25 det faste ventilsæde i det tilfælde, hvor bundhullerne gennemstrømmes serievis, idet en og samme kølemiddelstrøm kun kommer til at gennemstrømme en forholdsvis lille del af bundhullerne i serie, hvorfor det er meget begrænset, hvor stor temperaturdifferens der fremkommer, fra kølemidlet er blevet tilført et kølemiddeltilførselsrum i ringkanalen, og til kølemidlet forlader et kølemiddelfraførselsrum.

147131 4

Opfindelsen skal herefter forklares nærmere under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 viser en del af et aksialsnit gennem et topstykke med en første udførelsesform for ventilsædeindsatsen 5 ifølge opfindelsen, fig. 2 en udfoldning af en del af et snit efter linien II-II i fig. 1, fig. 3 en del af et aksialsnit gennem et topstykke med en anden udførelsesform for ventilsædeindsatsen ifølge 10 opfindelsen, og fig. 4 en udfoldning af en del af et snit efter linien IV-IV i fig. 3.

På tegningen betegner 1 et topstykke til en dieselmotor, nemlig den del af denne, som omgiver en af motorens udstødsven-15 tiler 2. Det vil forstås, at fig. 1 og 3 af overskueligheds grun de kun viser halvdelen af den pågældende udstødsventil 2.

Til udstødsventilen 2 hører der et fast ventilsæde 3, som er påsvejst ved den nederste ende af en indsats, der som helhed er betegnet med 4. Ventilsædeindsatsen 4 er indsat i en boring i 20 topstykket 1, hvilken borings væg er betegnet med 5. Boringen 5 ender foroven i et bryst 6, der tjener som understøtningsflade for et bryst 7, som forløber rundt langs indsatsen 4's omkreds.

Ved de på tegningen viste udførelsesformer er indsatsen 4 spændt mod brystet 6 ved hjælp af ikke viste bolte, som forbin-25 der den pågældende ventil 2's ventilhus 8 med topstykket 1.

Ved de på tegningen viste udførelsesformer er indsatsen 4 vist i form af et bundstykke, der er indspændt på den forklarede måde mellem ventilhuset 8 og topstykket 1, men det skal understreges, at den foreliggende opfindelse lige så godt kan anven-30 des i forbindelse med en ventilsædeindsats i form af en ventil kurv.

Indsatsen 4 er forsynet med en ringkanal 10, der ved de viste udførelsesformer er tilvejebragt ved skillefladen 11 mellem en 147131 5 overpart 12 og en underpart 13 til de pågældende indsatser, hvilke parter 12 og 13 er forbundet med hinanden ved hjælp af en inder-svejsning 14 og en ydersvejsning 15.

Før sammensvejsningen af overparten 12 og underparten 13 5 er der fra bunden af ringkanalen 10 og ensartet omkring ind satsens omkreds boret i det væsentlige lodrette bundhuller 17, hvis bunde 18 er anbragt umiddelbart i nærheden af ventilsædet 3, dog således at indsatsens styrke ikke reduceres i væsentligt omfang.

10 Ved den i fig.l og 2 viste udførelsesform er der i hvert af bundhullerne 17 indsat en ledeplade 19, hvis underkant 20 ender i en lille afstand fra det tilhørende bundhuls bund 18, således at hvert bundhul 17 opdeles i en tilførselskanal 21 og en returkanal 22. Ved den i fig. 1 og 2 viste udførelsesform er disse 15 ledeplader 19 indsat således, at de ligger stort set i radiale planer, d.v .s. i planer som skærer den tilhørende ventils længdeakse. Ud for hver ledeplade 19 er der, som det fremgår af fig.

2, i ringkanalen 10 indsat en skillevæg 24, således at denne spærrer for direkte gennemstrømning af kølemiddel forbi det tilhørende 20 bundhul, og i stedet tvinger kølemidlet til at følge en meander-formet bane, således som antydet ved hjælp af pile 26 i fig. 2.

Ved den i fig. 1 og 2 viste udførelsesform er ledepladerne 19 og skillevæggene 24 udformet i ét stykke, og skillevægsdelen er før sammensvejsningen af overparten 12 med underparten 13 ind-25 lagt i den del af den ringformede kanal 10, som forløber i overparten 12, således at ledepladerne 19 samtidigt under sammensætningen af overparten og underparten kommer til at tjene som styr for disse.

Som nævnt er indsatsen ved de på tegningen viste udførelses-30 former fastklemt mod brystet 6 i topstykket 1 ved hjælp af ikke viste bolte, som fastspænder ventilhuset 8 i forhold til topstykket, og ventilhuset 8 træder på indsatsen med et ringformet fremspring 28, der indgriber med et rundgående bryst 29 på indsatsen. Dette rundgående bryst 29 strækker sig, set i ventilens 35 aksiale retning, stort set på linie med ydersvejsningen 15, og dette er ensbetydende med, at denne, når indsatsen er monteret, står under trykspændinger, som forløber stort set i ventilens længderetning. Den radialt inderste del af indsatsen har derimod 147131 6 frigang, således som vist ved 30, i forhold til ventilhuset 8, og dette er ensbetydende med, at den radialt inderste del af indsatsen kan udvide sig i ventilens længderetning, når den opvarmes som følge af de varme udstødsgasser. Det undgås derved, at den 5 udvidelse i ventilens længderetning, som den radialt inderste del udsættes for ved opvarmning, forplanter sig til indsatsens yderste del, der som forklaret i det foregående er indspændt ak-sialt på linie med svejsningen 15, således at denne konstant holdes under trykspænding.

10 Ved den i fig. 1 og 2 viste udførelsesform fødes ringkanalen 10 med kølemiddel gennem et antal kølemiddeltilførselskanaler 34, der er udsparet i ventilhuset 8, og som står i forbindelse med kanaler 36, der er udsparet i ventilindsatsens overpart 12.

Når det drejer sig om en forholdsvis stor dieselmotor, kan 15 der f.eks. anvendes fire kølemiddeltilførselskanaler 34, hvilket er ensbetydende med, at fire kølemiddeltilførselskamre 37, fig. 2, som ligger forsat i forhold til hinanden 90° i ringkanalen 10's omkredsretning, fødes med kølemiddel. Imellem kølemiddeltilførselskanalerne 36 er ventilhuset 8 forsynet med ikke viste kølemid-20 delfraførselskanaler, der står i forbindelse med hver sin ikke viste kølemiddelfraførselskanal i indsatsen, og som svarer til kanalerne 36, men som er anbragt midt mellem disse. Kølemiddel-fraførselskanalerne står således i forbindelse med kølemiddelfra-førselsrum (ikke vist i fig. 2), som er anbragt midt mellem kø-25 lemiddeltilførselsrummene 37. I fig. 2 er der vist en kølemiddeltilførselskanal 36, og det tilhørende, mellem to hos værende skillevægge afgrænsede kølemiddeltilførselskammer 37, og af pilene 26 i fig. 2 vil det forstås, at det kølemiddel, som tilføres gennem en sådan kanal, og et sådant kølemiddeltilførselskammer 30 37 vil blive opdelt i to strømme, som strømmer bort fra hinanden fra hvert kølemiddeltilførselskammer 37 i ringkanalen 10 for at strømme til hvert sit hosliggende kølemiddelfraførselskammer.

Ved den i fig. 1 og 2 viste udførelsesform udmunder fraførsels-kanalerne, således som vist med punkterede linier 38 i fig. 1, 35 i en kølemiddelfraførselskanal 40, der er udsparet i ventilhuset 8.

I kraft af den forholdsvis tætte anbringelse af kølemiddeltilførselskamrene 37 og de tilhørende kølemiddelfraførselskamre opnås der en meget jævn køling af det område af indsatsen, som 147131 7 befinder sig nærmest sædet 3, idet kun et forholdsvis lille antal bundhuller gennemstrømmes i serie.

Ved de på tegningen viste udførelsesformer er topstykket 1 kølet ved hjælp af kølemiddel, som cirkuleres gennem et system 57 af kølekanaler 42,44, et ringformet kølekammer 46, som Omgiver indsatsen, og kanaler 48. Det til køling af indsatsen anvendte kølemiddel kan hensigtsmæssigt udtages fra det gennem topstykket cirkulerende kølemiddel.

For at opnå en lækagefri overstrømning af kølemiddel mellem 10 tilførselskanalerne 34,36 (og på tilsvarende måde mellem frafør-selskanalerne) ved de to anlægsflader 28,29 er der i anlægsfladen 29 og ud for hver af kanalerne i overparten 12 tilvejebragt en reces 50, hvori der er indlagt en pakning 52. Disse recesser er ved hjælp af en lav rende, som har en mindre dybde 15 end recesserne, forbundet med hinanden i indsatsens omkredsretning, og de mellem pakningerne 52 forløbende rendedele er forbundet med indsatsens yderside ved hjælp af sladrekanaler, således at man via disse kan konstatere,hvorvidt der måtte være lækage, det være sig for kølemiddel såvel som udstødsgas, ved nogen af 20 pakningerne 52.

Hvad angår den i fig. 3 og 4 viste udførelsesform for indsatsen ifølge opfindelsen, er der deri anvendt samme henvisningsbetegnelser som i fig. 1 og 2, hvad angår tilsvarende dele.

Ved udførelsesformen i fig. 3 og 4 er ledepladerne 19 indsat 25 i bundhullerne 17, således at ledepladerne 19 forløber i omkredsretningen, d.v.s. i retning omkring den tilhørende ventils længdeakse. Skillevægsorganeme, som er anbragt i ringkanalen 10, udgøres af en stort set cylinderformet ledeplade 60, der er udformet i ét stykke med ledepladerne 19, og som forløber mellem 39 ringkanalen 10's under- og overside, og således opdeler denne i to rum, nemlig et kølemiddeltilførselsrum 61 og et kølemiddel-fraførselsrum 62. Kølemiddeltilførselsrummet 61 er på samme måde som ved udførelsesformen ifølge fig. 1 og 2 forbundet med kølemiddeltilførselskanaler 34 i ventilhuset 8, og kølemiddeltil-35 førselskanaler 36 i indsatsen,hvilke sidstnævnte altså udmunder i den inderste del af ringkanalen 10. Derfra strømmer kølemidlet nedefter, under ledepladerne 19's underkanter 20 og opefter til den yderste del af ringkammeret 10, hvorfra kølemidlet fraledes gennem kølemiddelfraførselskanaler 64, der er antydet 147131 8 med punkterede linier i fig. 3, og som udmunder i et ringkammer 40 i ventilhuset 8. Også ved den i fig. 3 og 4 viste udførelsesform er kølemiddeltilførselskanaleme og kølemiddelfraførsels-kanalerne fordelt med ens indbyrdes afstand i omkredsretningen, 5 således at kølemiddeltilførselsrummet 61 fødes ved steder, som ligger forsat i forhold til de steder, hvor kølemidlet ledes ud af kølemiddelfraførselsrummet 62.

Ved den i fig. 3 og 4 viste udførelsesform er bundhullerne 17 med andre ord parallelkoblede, således at hvert bundhul gennem-10 strømmes af sin tilhørende delstrøm af kølemidlet.

Claims (4)

147131 Patentkrav.

1. Kølet ventilsædeindsats (4), navnlig til udstødsventiler til dieselmotorer, hvilken indsats (4) omfatter et antal hulrum til cirkulering af kølemiddel i nærheden af den pågældende ind- 5 sats's (4) ventilsæde (3), kendetegnet ved, at hul rummene til cirkulering af kølevæsken er udformet som bundhuller (17) , hvis bunde (18) er anbragt i nærheden af den pågældende indsats's (4) ventilsæde (3), og som udmunder i en ringkanal (10) i indsatsen (4), hvilke bundhuller (17) ved hjælp af deri ind- 10 satte ledeplader (19) er opdelt i en tilførselskanal (21) og en returkanal (22), der står i forbindelse med hinanden ved bunden (18) af de pågældende bundhuller (17), samt at ringkanalen (10) ved hjælp af skillevægsorganer (24,60) er opdelt i kølemiddeltilførsels- og kølemiddelfraførselsrum (37;61,62), der står i 15 forbindelse med henholdsvis bundhullernes (17) tilførsels- og returkanaler (henholdsvis 21 og 22).

2. Ventilsædeindsats ifølge krav 1, kendetegnet ved, at ledepladerne (19) er anbragt med deres plan stort set forløbende radialt i forhold til den tilhørende ventils længde- 20 akse i bundhullerne (17), og at skillevægsorganerne (24) udgøres af dele af ledepladerne (19), og som har samme omkredsform som ringkanalen (10).

3. Ventilsædeindsats ifølge krav 1, kendetegnet ved, at ledepladerne (19) er anbragt med deres plan stort set 25 forløbende i omkredsretningen omkring den tilhørende ventils længdeakse i bundhullerne (17), og at skillevægsorganerne udgøres af en stort set cylinderformet ledeplade (60), der er udformet ud i ét med ledepladerne (19), og som er indsat mellem ringkanalens (10) over- og underside.

4. Ventilsædeindsats ifølge krav 1, og hvor ringkanalen (10) er udsparet langs skillefladen (11) mellem en overpart (12) og en underpart (13), kendetegnet ved, at overparten (12) og underparten (13) er sammensvejset langs indsatsens (4) yderside (ved 15) og dens inderside (ved 14), samt at 35 indsatsen (4) er indspændt i motorens topstykke (1) på en sådan måde, at indspændingen tilvejebringer trykspændinger i ydersvejsningen (15) med spændingsretningen forløbende tilnærmel-. sesvis parallelt med den tilhørende ventils længdeaksé (5).