DK173452B1 - Ventil til en forbrændingsmotor og fremgangsmåde til køling af en sådan ventil - Google Patents

Description

i DK 173452 B1

Opfindelsen angår en ventil til en forbrændings-motor, omfattende en spindel, som er lejret aksialt forskydeligt i et spindelstyr, og som har en ventiltallerken ved sin ene ende, hvor spindelen har mindst en 5 kølemiddelpassage, som står i forbindelse med et hulrum for kølemiddel i tallerkenen, hvor ventilen har mod spindelen åbne kamre, hvoraf mindst et står i forbindelse med en kølemiddel forsyning og endvidere mindst et står i forbindelse med en kølemiddelafgang, og hvor 10 der i spindelvæggen er åbninger for udveksling af kølemiddel mellem kamrene og mindst en kølemiddelpassage i spindelen.

DE 43 13 591 viser en oliekølet ventil af denne art, hvor der i spindelstyret er to oven over hinanden 15 beliggende uddrejninger, som sammen med ventilspindelen afgrænser to langstrakte ringkamre, som mod spindelen er tætnet i forhold til hinanden ved hjælp af en mellemliggende tætningsring, og sotn danner et tilgangskammer og et afgangskammer for olien. Veritilspindelen 20 er hul og er opdelt i et lille øvre rum og et nedre langstrakt rum, som munder ud i et kølerum i vent il tallerkenen . Det øvre og nedre rum i spindelen står i forbindelse med hver sit ringkammer i spindelstyret ved hjælp af radiale boringer gennem spindelvæggen. For at 25 denne forbindelse til cirkulation af køleolie gennem spindelen kan opretholdes under hele ventilens op- og nedadgående bevægelse, må ringkamrene omkring spindelen hver især have en længde, som mindst svarer til ventilens vandring plus diameteren af de radiale boringer i 30 spindelvæggen, således at disse under hele vandringen udmunder i ringkamrene. Navnlig i store motorer, hvor ventilspindelen har forholdsvis lang vandring, medfører ringkamrene og de omkring disse nødvendige spindeltætninger derfor, at ventilen har en væsentlig større DK 173452 B1 2 " Vj indbygningshøjde, end det er tilfældet for en tilsvarende ventil uden kølet tallerken.

DK 5611/74 beskriver en ventil til en forbrændingsmotor, hvor et sekundært kølemiddel udveksles 5 mellem spindelstyret og spindelen på lignende måde, men hvor spindelen og tallerkenen indeholder et primært kølemiddel i et lukket kammer, som danner eh såkaldt "heat pipe”. Det primære kølemiddel kan være natrium og rystes ved spindelens åbne- og lukkebevægelse op og ned 10 i kammeret, hvorved der sker en transport af varme fra tallerkenen til spindelen. I spindelen sker der en varmeveksling mellem det primære og det sekundære kølemiddel, som kan være olie.

Der kendes endvidere fra FR 75 38 193 en væskekø-15 let tallerkenventil, hvor kølemidlet ledes ind i en passage, som udmunder i spindelenden modsat tallerkenen . Dette kan ske på den måde, at en vippearm til bevægelse af ventilen har en tilgangskanal for kølemiddel og er forbundet med spindelenden ved hjælp af et 20 kugleled, hvorigennem kølemidlet kan passere · fra.......

tilgangskanalen til passagen i spindelen. Kølémidlet kan bortledes fra spindelen gennem dennes væg på samme måde som ovenfor omtalt. For ventiler, som ikke bevæges ved hjælp af en vippearm eller lignende element ved 25 enden af spindelen, vil denne løsning medføre en større indbygningshøjde. Desuden har det i praksis vist sig svært at tætne forbindelsen mellem dette element og spindelenden effektivt på grund af de store aksiale kræfter, som opstår, når ventilen åbner og lukker.

30 Endeligt kendes fra DE 26 32 411 en luftkølet udstødsventil, hvor køleluft blæses ind gennem spindel-væggen og strømmer ud på bagsiden af ventiltallerkenen, hvorefter luften føres bort sammen med udstødsgassen.

En sådan ventil egner sig imidlertid ikke for en 3 DK 173452 B1 kraftigere køling med eksempelvis olie eller vand, idet dette ville påvirke udstødssysternet negativt.

Navnlig for moderne dieselmotorer til skibsfremdrift er motorens totale indbygningshøjde en over-5 ordentlig væsentlig faktor, idet hele maskinrummets højde påvirkes deraf, og højden kan eksempelvis være afgørende for, om en motor overhovedet kan indbygges i et skib med et givet antal dæk. Da de kendte ventiler med kølet tallerken alle medfører væsentlig større 10 ventilhøjde end tilsvarende ventiler med ukølet tallerken, har man for store skibsmotorer indtil videre undgået køling af tallerkenen.

Den foreliggende opfindelse har til formål at tilvejebringe en ventil af den indledningsvis beskrevne 15 art, hvor ventilen har mindre indbygningshøjde end de kendte ventiler med kølet tallerken, og hvor der muliggøres en effektiv og driftssikker køling af ventiltallerken.

Med henblik herpå er ventilen ifølge opfindelsen 20 ejendommelig ved, at åbningerne i spindelvæggen er beliggende ud for eller nær ved hinanden i spindelens akseretning, og at kølemiddelkamrene er beliggende ud for hinanden i akseretningen og er adskilt fra hinanden i spindelens omkredsretning.

25 Kølemiddelkamrene kan på denne måde ligge fordelt omkring ventilspindelen, og den samlede ekstra indbygningshøjde, som eventuelt er nødvendig i forhold til en spindel uden køling, er derfor mindre end halvdelen af den i den kendte teknik nødvendige ekstra højde, hvor 30 to kølemiddelkamre ligger i forlængelse af hinanden med en mellemliggende spindeltætning. Rotation af spindelen i drift er alligevel mulig, idet en åbning i spindel-væggen derved passerer forbi kølemiddelkamrene et efter et, hvorved den skiftevis tjener som tilgangsåbning og 35 afgangsåbning for kølemidlet. Kølemiddelkamrene kan 4'; ' DK 173452 B1 *r eksempelvis være integreret i spindelstyret, hvorved en eventuel ekstra indbygningshøj de kan reduceres betydeligt, eller de kan være udformet i et ekstra hus omkring spindelen, kamrene kan mod spindelen være 5 tætnet i forhold til hinanden og i forhold til omgivelserne ved hjælp separate tætninger eller en del af giidefladen i styret.

I spindelens omkredsretning kan åbningerne i spindelvæggen have en udstrækning, som er mindre end 10 eller lig med udstrækningen i samme retning af en væg, som adskiller to kølemiddelkamre. Derved forhindres det, at der gennem åbningen kan opstå en direkte kortslutning uden om spindelens indre mellem et kammer med forbindelse til kølemiddelforsyningen og et kammer 15 med forbindelse til kølemiddelafgangen, og der sikres således, at spindelen hele tiden gennemstrømmes effektivt med kølemiddel. En kortvarig kortslutning· kan dog være ønskelig i tilfælde, hvor der ellers ville ske en fuldstændig blokering af strømningen fra tilgangs- til 20 afgangssiden, eksempelvis hvor alle åbninger i spindel-væggen samtidigt passerer en skillevæg mellem to kølemiddelkamre.

I spindelens omkredsretning kan afstanden mellem åbningerne i spindelvæggen være mindre end udstræk-25 ningen i samme retning af et kølemiddelkammer. Dermed kan kølemiddelkamrene og åbningerne i spindelvæggen placeres i et antal og med en fordeling, der for alle vinkelstillinger af spindelen holder en til- og afgang for kølemiddel åben, hvorved en jævn gennémstrømning 30 sikres. Det kan dog alternativt i nogle tilfælde være fordelagtigt, hvis afstanden mellem to åbninger er større, idet dette vil medføre, at gennemstrømningen afbrydes periodisk i et kort øjeblik ad gangen, hvilket vil bevirke en slags pumpeeffekt, som kan befordre 35 gennemstrømningen i spindelen.

DK 173452 B1 s I en fordelagtig udførelsesform står hver åbning i spindelvæggen i forbindelse med en separat kølemiddelpassage i spindelen. Passagen kan eksempelvis forløbe i lige linie eller i spiral ned mod ventiltal-5 lerkenen, hvorved kølemidlet tvinges direkte i retningen til og fra det sted, hvor kølingen især er krævet.

De separate kølemiddelpassager kan løbe sammen i en enkelt passage, som forløber til ventiltallerkenen.

10 Kølemidlet vil så gennem disse separate passager tvinges til og fra den samlede passage, hvorfra den videre udveksling af kølemiddel med et hulrum i ventiltallerkenen under indvirkning af ventilens åbne- og lukkebevægelse sker ved en plaskevirkning.

15 I en fremstillingsmæssig særlig enkel udførelses- form er der i spindelen en enkelt aksial kølemiddelboring, som alle åbningerne i spindelvæggen åbner ind i, og som forløber til et hulrum eller en kanal i ventiltallerkenen. Transporten af kølemidlet til og fra 20 ventiltallerkenen sker så ved en plaskevirkning gennem hele den aksiale boring.

Der kan med fordel i kølemiddelboringen i spindelen mellem åbningerne i spindelvæggen være anbragt en ledepladeindretning, eventuelt et med boringen koaksi-25 alt, cylindrisk legeme, til afbøjning af kølemiddel-strømme gennem åbningerne. På denne måde hindres det, at en strøm af kølemiddel sprøjtes ind ad en åbning og fortsætter direkte ud ad en overfor beliggende åbning. Sådanne ledeplader kan endvidere være indrettet såle-30 des, at kølemiddel, som strømmer ind ad åbningerne, tvinges i retning mod tallerkenen, hvorved en mere effektiv udveksling af kølemiddel med denne sikres.

Åbningerne i spindel væggen kan ligeledes udgøres af boringer, hvis akser danner en spids vinkel med 35 spindelens radius. Dette kan også sikre, at kølemidlet DK 173452 B1 "V"''":··' 6 -I.' ikke sprøjter direkte gennem spindelen. Endvidere kan kølemidlet bringes til at cirkulere langs indersiden af boringen i spindelen/ hvorved én mere effektiv blande-virkning kan opnås.

5 I en udføreIsesform med separate kølemiddelpassa ger i spindelen kan disse med fordel strække sig til vent il tallerkenen, hvor de kan stå i forbindelse med et hulrum eller en kanal for kølemiddel i tallerkenen. Derved bringes kølemidlet hurtigst muligt til og fra 10 det sted, hvor det største kølebehov er til stede.

I en foretrukken udførelsesform har ventiltallerkenen en ringformet kølekanal, som følger sædefladen på tallerkenen, og hver af de separate kølemiddelpassager i spindelen er forbundet med den ringformede kanal ved 15 hjælp af i tallerkenen udadgående kanaler, som fortrinsvis er jævnt fordelt i omkredsretningen. Kølemidlet kan på denne måde bringes til tvungen cirkulation gennem både spindel og tallerken, idet det strømmer ned gennem nogle af passagerne i spindelen, gennem udad-20 gående kanaler i tallerkenen, gennem et udsnit af den ringformede kanal i tallerkenen, og på samme måde tilbage gennem indadgående kanaler og til sidst gennem nogle andre af passagerne i spindelen. Området i nærheden af sædefladen på tallerkenen er det hårdest 25 belastede, og med den ringformede kanal kan den termiske del af belastningen mindskes.

Det er i denne forbindelse en fordel, hvis åbningerne i spindelvæggen udgøres af fire huller, som er beliggende jævnt fordelt i spindelens omkredsretning, 30 og kølemiddelkamrene udgøres af to kamre, som er beliggende i det væsentlige diametralt over for hinanden i forhold til spindelen. Med fire jævnt fordelte huller i spindelvæggen kan dels sikres den ovenfor omtalte jævne gennemstrømning af kølemidlet gennem spindelen, 35 dels at der næsten hele tiden sker en gennemstrømning 7 DK 173452 B1 af kølemiddel i alle udsnit af den ringformede kanal i tallerkenen. Flere kølemiddelkamre er naturligvis mulige, og herved kan gennemstrømningsretningen i passagerne i spindelen bringes til at skifte oftere 5 under rotation af spindelen, men dette vil· dog medføre et større samlet dødvolumen af kølemiddel i passagerne, det vil sige en mængde kølemiddel, som strømmer tilbage til tallerkenen uden først at blive udskiftet med kølet kølemiddel, hver gang strømningsretningen i passagerne 10 reverseres, og kølevirkningen vil hermed mindskes.

I en fordelagtig udførelsesform er kølemiddelpas-sagerne i spindelen udformet i en aksial boring i denne, idet de er adskilt af et langstrakt skilleelement, hvis tværsnit har form af et kryds, og som er 15 indsat i boringen således, at dets langsgående kanter tætner mod boringens væg. Denne udformning er mindre arbejdskrævende at fremstille end fire separate, langsgående boringer, hvilket dog også er muligt. Det er yderligere en fordel, hvis åbningerne i spindelen og 20 kølemiddelkamrene er indrettet således i forhold til hinanden, at der den overvejende del af tiden kun strømmer kølemiddel gennem to modstående passager i krydsindsatsen, idet varmevekslingen mellem disse to kanaler vil være minimal i modsætning til eksempelvis 25 en udformning med koncentriske rør monteret inden i hinanden.

I en anden udførelsesform er der i ventiltallerkenen et enkelt sammenhængende hulrum, som strækker sig til området i nærheden af sædefladen på taller-30 kenen, og som gennem spindelen står i forbindelse med alle åbningerne i spindelvæggen. Kølemidlet rystes rundt i det sammenhængende hulrum under ventilens frem-og tilbagegående bevægelser, hvorved tallerkenen køles ved plaskekøling.

8 DK 173452 B1 I en særlig fordelagtig udførelses form er ventilen forsynet med organer til rotation af ventilspindelen, eksempelvis skovlblade. Navnlig i udførelsesformer, hvor flere kølemiddelpassager leder kølemiddel i det 5 mindste en del af vejen i spindelen til og fra ventil-tallerkenen, er det meget fordelagtigt, hvis spindelen konstant drejer med en vis hastighed, idet der i hver enkelt kølemiddelpassage så skiftevis strømmer "koldt" og "varmt" kølemiddel, hvilket på enkel vis bevirker en 10 jævn temperaturfordeling i spindelen og modvirker eller hindrer termisk betingede deformationer af spindelen.

I udførelsesformer, hvor åbningerne i spindelen er indrettet således i forhold til kølemiddelkamrene, at strømningen gennem spindelen og tallerkenen afbrydes 15 periodisk, er det ligeledes eri fordel, at spindelen er tvunget til at rotere, da en stillestående spindel under uheldige omstændigheder ville kunne blokere kølemiddelstrømmen.

Opfindelsen angår endvidere en fremgangsmåde til 20 køling af en ventil i en forbrændingsmotor, hvor et kølemiddel under motorens drift tilføres ventiltallerkenen for køling af denne gennem en eller flere kølemiddelpassager i vent i Ispinde len og ligeledes bortledes fra tallerkenen gennem en eller flere kølemiddelpassa-25 ger i spindelen. Fremgangsmåden er ifølge opfindelsen ejendommelig ved, at kølemidlet i den enkelte kølemiddelpassage i spindelen skiftevis strømmer til og fra tallerkenen.

Ved en foretrukken fremgangsmåde har ventilen mod 30 spindelen åbne kamre, som har begrænset udstrækning i spindelens omkredsretning, i spindelvæggen er der i spindelens omkredsretning fordelte åbninger til kølemiddelpassagerne i spindelen, og kølemidlet tilføres åbningerne fra et eller flere af kamrene, og ligeledes 35 bortledes fra åbningerne til et eller flere af kamrene, 9 DK 173452 B1 idet åbningerne bringes til at passere forbi kamrene ved rotation af spindelen.

Opfindelsen vil i det følgende blive forklaret nærmere ved hjælp af eksempler på udførelsesformer 5 under henvisning til den skematiske tegning, på hvilken fig. 1 viser et aksialt snitbillede af en udførelsesform for en ventil ifølge opfindelsen, fig. 2 et delvist snitbillede af anden udførelses -form for en ventil ifølge opfindelsen, 10 fig. 3 et delvist snitbillede af ventilen i fig.

2 langs linien III-III, fig. 4 og 5 andre udførelsesformer for ventilen i fig. 2, set i delvist snit langs linien III-III, fig. 6 en detalje af en udførelsesform for ventils len i fig. 2, set i delvist snit langs linien III-III, fig. 7 og 8 billeder svarende til fig. 4 og 5 af andre udførelsesformer for ventilen, og fig. 9 et delvist snitbillede af ventilen i fig.

2 langs linien IX-IX, idet spindelen dog er drejet i 20 ventilhuset svarende til stillingen vist i fig. 4.

I fig. 1 ses et eksempel på en ventil ifølge opfindelsen i form af en udstødsventil 1 med en spindel 2, som er lejret aksialt forskydeligt i et spindelstyr 3 monteret i udstødsventilens hus 6, og som ved sin 25 nedre ende har en ventiltallerken 4, som vender mod den ikke viste motorcylinders forbrændingskammer og samvirker med et bundstykke 5, der er fastgjort til undersiden af huset 6, som er monteret i det ikke viste cylinderdæksel. Spindelen 2 og tallerkenen 4 er på 30 tegningen vist ud i ét stykke, men de kan også være fremstillet i to dele, som er samlet eksempelvis ved friktionssvejsning eller skruning, og de kan eventuelt være af forskellige materialer. Ventiltallerkenen 4 har en sædeflade 7, som samvirker med en modstående sæde-35 flade 8 på bundstykket 5. I ventilens ikke viste åbne DK 173452 Bl 10 stilling kan gasser fra motorcylinderen strømme ud gennem en kanal 9 i bundstykket 5 og ventilhuset 6. På spindelen 2's frie del i kanalen 9 er fikseret et vingehjul 10, som kan bringe spindelen 2 til at rotere 5 under indvirkning af strømmen af udstødsgas gennem kanalen 9. Ved spindelens bort fra tallerkenen 4 vendte ende er anbragt en aktuator 11, som omfatter et hus 12, hvori der befinder sig et hydraulisk stempel 13 og et luftstempel 14, som begge er monteret på spindelen 2, 10 og som på i sig selv kendt måde tjener til at bevæge spindelen 2 op og ned for lukning og åbning af ventilen 1. '··

Mellem spindelstyret 3 og aktuatoren 11 er spindelen 2 omsluttet af et hus 15, hvori der er mod spinde-15 len 2 åbne kamre 15, 17, hvor kammeret 16 er forbundet med en kølemiddel forsyningsledning 18, og kammeret 17 er forbundet med en kølemiddelafgangsledning 19. Kølemidlet kan være et hvilket som helst egnet fluid, eksempelvis vand eller olie, og dette kan eventuelt 20 tilføres fra motorens almindelige kølesystem. Huset 15 er ved spindelens gennemføring tætnet med sædvanlige tætninger 20.

I fig. 2 ses en anden Udførelsesform for ventilen i fig. 1. Kølemiddelkamrene 16, 17 er her udformet i et 25 hus 21, som også tjener som styr for spindelen 2, hvorved der er opnået en mere kompakt ventil 1, som i princippet ikke behøver at have større indbygningslængde end en tilsvarende ventil uden kølemiddelcirkulation gennem spindelen 2. Det er klart, at der i huset 21 kan 30 være indsat en ikke vist, udskiftelig foring omkring spindelen 2, og kølemiddelkamrene 16, 17 kan så enten være udformet i foringen eller strække sig igennem denne. Det ses endvidere, at spindeltætningerne 20 i denne udførelsesform er udformet med i sig selv kendte 35 indikatorboringer 22, hvorigennem kølemiddel ved en 11 DK 173452 B1 eventuel utæthed af tætningerne vil lække og dermed indikere utætheden, således at denne kan udbedres.

Fig. 3 viser et snit gennem ventilen 1 langs snitlinien III-III i fig. 2, set i akseretningen, og 5 det fremgår, at der i denne udførelsesform er to diametralt modsatte og i forhold til hinanden adskilte kølemiddelkamre 16, 17 omkring spindelen 2, og at der i spindelen 2 er fire radiale boringer 23, 24, 25, 26, som fører ind i en aksial boring 27 i spindelen 2. I 10 den viste stilling munder boringen 23 ud i kammeret 16, og boringen 24 udmunder i kammeret 17, medens boringerne 25, 26 hver især er lukket af en væg 48., 49 i styret 21 mellem kamrene 16, 17. Ved en kvart omdrejning med uret af spindelen 2 vil boringen 26 udmunde i kammeret 15 16, og boringen 25 vil udmunde i kammeret 17, medens boringerne 23, 24 vil være lukket af væggene 48, 49, og ved endnu en kvart omdrejning med uret vil boringen 24 udmunde i kammeret 16, og boringen 23 udmunde i kammeret 17, osv. I fig. 4 er endvidere vist den samme 20 udførelsesform som i fig. 3, men spindelen 2 står her i en stilling, hvor de to boringer 23, 26 udmunder i kammeret 16, og de to andre boringer 24, 25 udmunder i kammeret 17. Hver af boringerne 23, 24, 25, 26 vil således ved drejning af spindelen 2 hele tiden veksle 25 mellem at tjene til indgangsåbning, være lukket, tjene til udgangsåbning, osv. Endvidere er det således, at boringerne 23, 24, 25, 26 er beliggende på samme sted i spindelens akseretning, og kølemiddelkamrene 16, 17 har en sådan udstrækning i denne retning, at boringerne 30 23, 24, 25, 26 hele tiden ligger ud for kamrene 16, 17, når spindelen 2 forskydes op og ned for åbning og lukning af ventilen 1, dvs., at udstrækningen er cirka spindelens vandring plus diameteren af boringerne 23, 24, 25, 26. Der vil således i alle spindelens mulige DK 173452 Bl 12 arbejdsstillinger være åbent for cirkulation af kølemiddel gennem spindelen 2 via kamrene 16, 17.

Boringen 27 er over hele sin længde opdelt i fire passager 28, 29, 30, 31 ved hjælp af indsats 32, som 5 har tværsnit med form af et kryds, og som eksempelvis kan være fremstillet ved sammensætning af to metalplader, som hver er bukket 90°. Indsatsen 32, der tætner passagerne 28, 29, 30, 31 i forhold til hinanden, kan eksempelvis være presset fast i boringen 27 og er 10 orienteret således i denne, at der i hver passage 28, 29, 30, 31 udmunder en af de radiale boringer 23, 24, 25, 26. Boringen 27 er afsluttet lidt over de radiale boringer 23, 24, 25, 26, og den forløber ned i ventil-tallerkenen 4, hvor den er aflukket med en isvejst prop 15 33. Det er klart, at boringen 27 med indsatsen 32 også kan erstattes af fire separate kanaler i spindelen 2, hvor kanalerne kan have form af langsgående boringer, spiralformede kanaler el. lign.

I ventiltallerkenen 4 forløber der i området ved 20 sædefladen 7 en ringformet kølekanal 34, hvorfra fire kanaler 35, 36, 37, 38 er boret radialt indad og skråt opad, således at de hver især udmunder i en af passagerne 28, 29, 30, 31. I den viste udførelsesform er den ringformede kanal 34 drejet ud fra bunden af tallerke-25 nen 4 og derefter aflukket ved isvej sning af en ring 39, men tallerkenen 4 og/eller spindelen 2 kan også være fremstillet på andre måder end de her omtalte, eksempelvis ved pulverpresning, såsom "HIP" (Hot Isosta-tic Pressing), hvorved kølekanalerne kan formgives ved 30 fremstillingen uden efterfølgende udboring eller uddrejning.

I den i fig. 3 viste stilling af spindelen 2 vil kølemidlet strømme fra kammeret 16 ind ad boringen 23 og ned gennem passagen 28 i spindelen 2, indtil det når 35 tallerkenen 4, hvor det vil strømme udad gennem kanalen , 13 ' DK 173452 B1 35 mod den ringformede kanal 34. Når kølemiddelstrømmen når kanalen 34 deles den i to strømme, som løber hver sin vej rundt i kanalen 34 som antydet med pilene, og som mødes igen ved det diametralt modsatte sted i ring-5 kanalen 34, hvor de samles til en strøm, som løber mod centrum af tallerkenen 4 gennem kanalen 36. Herefter strømmer kølemidlet op gennem passagen 29 i spindelen 2 og ud af denne gennem den radiale boring 24, hvorefter det forlader ventilen 1 gennem kammeret 17. Dette 10 strømningsbillede, hvor hele den ringformede kanal 34 gennemstrømmes af kølemidlet, forekommer i de fleste stillinger af spindelen 2, bortset fra, at kølemidlet ledes henholdsvis til og fra den ringformede kanal 34 gennem vekslende kanaler 35, 36, 37, 38 i tallerkenen 15 4. Imidlertid forekommer der periodisk kortvarigt en situation, hvor der i hvert kølemiddelkammer 16, 17 udmunder to af boringerne 23, 24, 25, 26, som vist i fig. 4. I den viste stilling af spindelen 2 strømmer der derfor kølemiddel ned gennem begge passagerne 28, 20 31 i spindelen 2, hvorefter det strømmer gennem de to udadgående kanaler 35, 37 i tallerkenen 4 og ud i ringkanalen 34, hvor det gennemstrømmer to modstående, kvarte afsnit 40, 41 af ringkanalen 34 og derefter forlader denne igen gennem de to kanaler 36, 38, som 25 antydet med pilene i fig. 9. Til slut strømmer kølemidlet op gennem passagerne 29, 30 i spindelen 2 og forlader denne først gennem boringerne 24, 25 og derefter gennem kølemiddelkammeret 17, se fig. 4. Det er klart, at der i denne situation ikke strømmer 30 kølemiddel gennem de to andre kvarte afsnit 42, 43 af ringkanalen 34, og tallerkenen 4 køles følgeligt ikke langs hele sædefladen 7, men‘ da situationen kun forekommer i et kort øjeblik, er det i praksis uden betydning. Et alternativ ville være at lade den ene 35 radiale boring 23 blive lukket inden den anden 26 14 DK 173452 B1 bliver åbnet ved at gøre afstanden mellem de to boringer 23, 26 større end den i fig. 4 viste, men derved vil kølemiddelstrømmen blive afbrudt fuldstændigt i et kort øjeblik, hvilket kan være uhensigtsmæssigt, hvis 5 en jævn gennemstrømning er ønsket.

Da det i fig. 3 viste strømningsbillede således forekommer i langt størstedelen af tiden, opnås med den krydsformede indsats 32 yderligere den fordel, at "koldt" kølemiddel, som strømmer til tallerkenen 4, og 10 "varmt" kølemiddel, som strømmer bort fra tallerkenen, strømmer i passager (som i den i figuren viste stilling har henvisningstallene 28 og 29), som ikke har fælles vægge, hvilket reducerer varmevekslingen mellem kølemidlet i de to passager i forhold til i eksempelvis en 15 udførelsesform, hvor passagerne er udformet som inden 1 hinanden beliggende, koncentriske rør. Hvis spindelen 2 er forsynet med en drivindretning, som sørger for en vis omdrejningshastighed af spindelen, så opnås der desuden den vigtige fordel, at de temperaturforskelle, 20 som opstår i selve spindelen 2 pga. tempera tur for skellen af det "kolde" og "varme" kølemiddel, er meget små, eftersom kanalerne 28, 29, 30, 31 i spindelen 2 hele tiden veksler mellem at føre "koldt" og "varmt" kølemiddel.

25 I fig. 5 er vist en udførelsesform, hvor der ligesom i den i fig. 4 viste er et kammer 16 for tilledning af kølemiddel og et kammer 17 for bortledning af kølemiddel, men hvor der i spindelvæggen kun er to radiale boringer 44, 45, som tjener til udveksling af 30 kølemiddel mellem kamrene 16, 17 og to passager 46, 47 i spindelen 2 for udveksling af kølemiddel med tallerkenen 4. Ventiltallerkenen 4, som ikke er vist for denne udførelsesf orm, svarer til den i fig. 3 og 9 viste, bortset fra, at der i tallerkenen 4 kun er to 35 modstående, udadgående kanaler, hvoraf den ene på et DK 173452 B1 .is' givet tidspunkt leder kølemidlet bort fra en af passagerne 46, 47 i spindelen 2 til den ringformede kanal 34, og hvoraf den anden leder det bort fra kanalen 34 til den anden af passagerne 46, 47 i spindelen 2. Denne 5 udførelsesform har den fordel, at kølemidlets strømningsretning i hver af de langsgående passager 46, 47 i spindelen 2 kun reverseres én gang per omdrejning af spindelen 2, hvorved reduceres den negative indvirkning på kølingen af tallerkenen 4, som følger af, at der i 10 passagerne 46, 47 i spindelen 2 er et dødvolumen af kølemiddel, dvs. at en mængde opvarmet kølemiddel svarende cirka til volumenet af passagerne 46, 47 ikke bliver udskiftet med "koldt" kølemiddel, inden gennemstrømningsretningen i passagerne 46, 47 skifter, 15 hvilket indvirker negativt på kølevirkningen. I fig. 5 er de radiale boringer 44, 45 vist med en udstrækning, som i spindelens omkredsretning er cirka lig med udstrækningen af væggene 48, 49, som adskiller kølemiddelkamrene 16, 17. På denne måde afbrydes strømningen 20 af kølemiddel gennem spindelen 2 imidlertid et øjeblik, hver gang boringerne 44, 45 passerer forbi disse vægge 48, 49, hvilket kan være en ulempe, hvis en jævn gennemstrømning ønskes. I dette tilfælde kan boringerne 44, 45 eventuelt udformes med større udstrækning i 25 spindelens omkredsretning end væggene 48, 49, hvorved der opnås en kortslutning hen over boringerne 44, 45 fra kammeret 16 til kammeret 17 i det korte øjeblik, hvor boringerne 44, 45 passerer forbi de respektive skillevægge 48, 49, se fig. 6. Den i denne figur viste 30 udførelsesform for skillevæggene 48, 49 og boringerne 44, 45 ville også kunne anvendes i den i fig. 4 viste udførelsesform for ventilen 1, men er her ikke nødvendig for at undgå den omtalte afbrydning af strømningen, idet der hele tiden udmunder mindst én af boringerne 35 23, 24, 25, 26 i hvert af kamrene 16, 17. Det er også DK 173452 B1 ..·;r;'i-s; klart, at en om end kortvarig kortslutning af strømningen gennem spindelen 2 nedsætter kølevirkningen.

I fig. 7 er vist endnu en udførelsesform, hvor spindelen 2 og tallerkenen 4 er udformet som i den i 5 fig. 3 og 4 viste udførelsesform, med fire radiale boringer 23, 24, 25, 26, men hvor der omkring spindelen 2 er fordelt fire kølemiddelkamre 50, 51, 52, 53, hvoraf to modstående kamre 50, 52 er forbundet med en·'' 7 kølemiddelforsyning, og hvoraf de to andre modstående 10 kamre 51, 53 er forbundet med en kølemiddelafgang. Ϊ drift vil strømningen af kølemiddel gennem passagerne 28, 29, 30, 31 i spindelen 2 ændre retning fire gange per omdrejning af spindelen, hvor dette kun vil ske to gange i den i fig. 4 viste udførelsesform. Dette vil i 15 praksis forstærke den ovenfor nævnte virkning af dødvolumenet i passagerne i spindelen 2.

Imidlertid kan spindelen 2 også være udformet med ingen eller ganske korte passager 28, 29, 30, 31, hvorved virkningen af dødvolumenet kan være ubetydelig.

20 Passagerne 28, 29, 30, 31 kan så forløbe et stykke ned fra mundingerne af boringerne 23, 24, 25, 26, hvorefter den videre transport af kølemiddel til og fra tallerkenen 4 kan ske ved en plaskevirkning i den aks i ale boring 27 i spindelen 2. I selve tallerken 4 kan 25 kølingen så også ske ved en i sig selv kendt plaskevirkning i et ikke vist hulrum, som strækker fra centrum af tallerkenen 4 til området ved sædefladen 7.

Det kan så være en fordel at have flere kølemiddelkamre 50, 51, 52, 53 i ventilen, eksempelvis fire som vist i 30 fig. 7, da dette kan skabe større turbulens i spindelens kølekanaler og dermed fremme piaskevirkningen.

Hvis indsatsen 32 helt udelades, sker al transport af kølemiddel fra boringerne 23, 24, 25, 26 til tallerkenen 4 ved plaskevirkning i den aksiale boring 27. I 35 dette tilfælde kan der som vist i fig. 8 i boringen 27 ..." ·17 DK 173452 B1 * mellem mundingerne af radiale boringer 55, 56, 57 indrettes en ledeplade, eksempelvis i form af en cylinder 54, som har til formål at sikre, at kølemidlet ikke strømmer ind ad en af de radiale boringer 55, 56, 5 57 og derefter direkte ud ad en anden overfor beliggende boring, samt endvidere, at kølemidlet ledes "i'''’ retningen ned mod tallerkenen 4. De radiale boringer 55, 56, 57 kan også udformes med akser, som danner en spids vinkel med spindelens radius, hvorved det lige-10 ledes kan sikres, at kølemiddel, som først er kommet ind i boringen 27, ikke straks forlader den igen. Endvidere kan dette skabe en cirkulation af kølemidlet i boringen 27, hvilket ligeledes kan fremme plaskevirk-ningen.

15 Den i fig. 8 viste udførelsesform har, som det fremgår, tre radiale boringer 55, 56, 57, som er jævnt fordelt i spindelens omkredsretning, hvilket også hindrer et som ovenfor omtalt direkte gennemløb af kølemiddel fra én boring til én anden, og ledeindret-20 ningen 54 kan her eventuelt udelades. Denne udførelsesform kan også udformes med separate passager i spindelen for hver boring 55, 56, 57, og ét kanalsystem i ventiltallerkenen 4, som svarér til det i fig. 3 og 9 viste, men da der i stedet for de i disse figurer viste 25 fire udadgående kanaler 35, 36, 37, 38 kun ville være tre tilsvarende kanaler, så ville der hele tiden være et afsnit udgørende en tredjedel af den ringformede kanal 34, som ikke ville blive gennemstrømmet af kølemiddel.

30 I andre udførelsesformer kan kølemiddelkamrene eksempelvis være udformet i et hus, som er anbragt således på ventiIspindelen, at huset i drift bevæger sig op og ned med spindelen i dens akseretning, men at spindelen kan rotere i huset, som derfor ikke roterer 35 i forhold til ventilhuset. Tilgangs- og afgangsled- DK 173452 B1' ιβ ; ningerne for kølemiddel kan så være udformet som fleksible tilslutninger til kamrene i huset, og huset kan i spindelens akseretning have en udstrækning, som ikke er meget større end udstrækningen af de radiale 5 åbninger i spindelen. Kølemiddelkamrene kan også være indrettet således, åt de ikke er åbne direkte mod selve spindelen, men at der er anbragt et eller flere andre • ’·” elementer imellem kamrene og spindelen, hvor disse elementer kan være fast forbundet med spindelen, eller 10 eksempelvis kun ført med denne i dens akseretnirig. Kølemiddelkamrene kan desuden udformes andre steder i ventilen end de viste, eksempelvis kan de integreres i aktuatoren.

Det er endvidere klart, at de forskellige be-15 skrevne udføre Ise s former kan kombineres på mange forskellige måder, uden at man derved bevæger sig uden for opfindelsens rammer. Opfindelsen er heller ikke begrænset til køling med en bestemt type kølemiddel, lige så vel som den også omfatter en ventil, hvor et sekun-20 dært kølemiddel udveksles gennem spindelvæggen på den ovenfor beskrevne måde og derefter gennemstrømmer en varmeveksler i spindelen, idet der afkøles et primært kølemiddel, som tjener til køling af ventiltallerkenen.

Claims (16)

1. Ventil (1) til en forbrændingsmotor, omfattende en spindel (2), som er lejret aksialt forskydeligt i et spindelstyr (3, 21), og som har en vent il tallerken (4) 5 ved sin ene ende, hvor spindelen (2) har mindst en kølemiddelpassage, som står i forbindelse med et hulrum for kølemiddel i tallerkenen (4) , hvor ventilen (1) har kamre, hvoraf mindst et står i forbindelse med en kølemiddelforsyning og endvidere mindst et står i for-10 bindelse med en kølemiddelafgang, og hvor der i spindelvæggen er åbninger for udveksling af kølemiddel mellem kamrene og mindst en kølemiddelpassage i spindelen (2), k e n d e t e g net ved, at åbningerne (23, 24, 25, 26, 44, 45, 55, 56, 57) i spindelvæggen 15 er beliggende ud for eller nær ved hinanden i spindelens (2) akseretning, og at kølemiddelkamrene (16, 17, 50, 51, 52, 53) er beliggende ud for hinanden i ak seretningen og er adskilt fra hinanden i spindelens (2) omkredsretning. 20

2, Ventil (1) ifølge krav 1, kend e t e g - net ved, at i spindelens (2) omkredsretning har åbningerne (23, 24, 25, 26, 44, 45, 55, 56, 57) i spindelvæggen en udstrækning, som er mindre end eller lig med udstrækningen i samme retning af en væg (48, 49), 25 som adskiller to kølemiddelkamre (16, 17, 50, 51, 52, 53). ' ·. ' ;

3. Ventil (1) ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at i spindelens (2) omkredsretning er afstanden mellem åbningerne (23, 24, 25, 26, 44, 45, 30 55, 56, 57) i spindelvæggen mindre end udstrækningen i samme retning af et kølemiddelkammer (16, 17, 50, 51, ' 52, 53).

4. Ventil (1) ifølge et af de ovenstående krav, kendetegnet ved, at hver åbning (23, 24, 25, 35 26, 44, 45, 55, 56, 57) i spindelvæggen står i for- ' 20 ; DK 173452 B1 bindelse med en separat kølemiddelpassage <28, 29, 30, 31, 46, 47) i spindelen.

5. Ventil (1) ifølge krav 4, k e n d e tegnet ved, at de separate kølemiddelpassager <28, 29, 5 30, 31, 46, 47) løber sammen i en enkelt passage (27), som forløber til ventiltallerkenen (4).

6. Ventil (1) ifølge et af kravene 1 til 3, k endetegnet ved, at der i spindelen (2) er en enkelt aksial kølemiddelboring (27), som alle 10 åbningerne <23, 24, 25, 26, 44, 45, 55, 56, 57) i spindelvæggen åbner ind i, og som forløber til et hulrum eller en kanal i ventiltallerkenen (4).

7. Ventil (1) ifølge krav 6, kend e t e g -net ved, at der i kølemiddelboringen (27) i spindels len (2) mellem åbningerne <23, 24, 25, 26, 44, 45, 55, 56, 57) i spindelvæggén er anbragt en ledepladeind- retning, eventuelt et med boringen (27) koaksialt, cylindrisk legeme (54), til afbøjning af kølemiddel-strømme gennem åbningerne (23, 24, 25, 26, 44, 45, 55, 20 56, 57).

8. Ventil (1) ifølge et af de ovenstående krav, kendetegnet ved, at åbningerne (23, 24, 25, 26, 44, 45, 55, 56, 57) i spindelvæggen udgøres af boringer, hvis akser danner en spids vinkel med spinde- 25 lens (2) radius.

9. Ventil (1) ifølge krav 4, kendeteg -net ved, at de separate kølemiddelpassager (28, 29, 30, 31, 46, 47) strækker sig til ventiltallerkenen (4) , hvor de står i forbindelse med et hulrum eller en kanal 30 for kølemiddel i tallerkenen (4).

10. Ventil (1) ifølge krav 4 eller 9, k e n d e -te g n e t ved, at ventiltallerkenen (4) har en ringformet kølekanal (34) , som følger sædefladen (7) på tallerkenen (4) , og at hver af de separate kølemiddel- 35 passager (28, 29, 30, 31, 46, 47) i spindelen (2) er · . 21". DK 173452 B1 * forbundet med den ringformede kanal (34) ved hjælp af en i tallerkenen (4) udadgående kanal (35, 36, 37, 38), hvor disse kanaler (35, 36, 37, 38) fortrinsvis er jævnt fordelt i omkredsretningen.

11. Ventil (1) ifølge krav 10, kende te g - net ved, at åbningerne (23, 24, 25, 26, 44, 45, 55, 56, 57) i spindelvæggen udgøres af fire huller (23, 24, 25, 26), som er beliggende jævnt fordelt i spinde lens (2) omkredsretning, og at kølemiddelkamrene (16, 10 17, 50, 51, 52, 53) udgøres af to kamre (16, 17), som er beliggende i det væsentlige diametralt over fbr hinanden i forhold til spindelen (2).

12. Ventil (1) ifølge krav 11, k e n de te g -net ved, at kølemiddelpassagerne (28, 29, 30, 31, 15 46, 47) i spindelen (2) er udformet i en aksial boring (27) i denne, idet de er adskilt af et langstrakt skilleelement (32), hvis tværsnit har form af et kryds, og som er indsat i boringen (27) således, at dets langsgående kanter tætner mod boringens (27) væg.

13. Ventil (1) ifølge et af kravene 1 til 11, kendetegnet ved, at der i ventiltallerkenen (4) er et enkelt sammenhængende hulrum, som strækker sig til området i nærheden af sædefladen (7) på tallerkenen (4), og som gennem spindelen (2) står i 25 forbindelse med alle åbningerne (23, 24, 25, 26, 44, 45, 55, 56, 57) i spindelvæggen.

14. Ventil (1) ifølge et af de ovenstående krav, kendetegnet ved, at ventilen (1) er forsynet med organer til rotation af ventiIspindelen (2), 30 eksempelvis skovlblade (10) .

15. Fremgangsmåde til køling af en ventil (1) i en forbrændingsmotor, hvor et kølemiddel under motorens drift tilføres ventiltallerkenen (4) for køling af denne gennem en eller flere kølemiddelpassager (28, 29, 35 30, 31, 46, 47) i ventilspindelen (2) og ligeledes DK 173452 B1‘ bortledes fra tallerkenen {4) gennem en eller flere køleniiddeipassager {28, 29, 30, 31, 46, 47) i Spindelen (2) , kend e tegnet ved, at kølemidlet i den enkelte kølemiddelpassage (28, 29, 30, 31, 46, 47) 5. spindelen (2) skiftevis strømmer til og fra tallerkenen (4).

16. Fremgangsmåde ifølge krav 15, kende -t e g n e t ved, at ventilen (1) har mod spindelen (2) åbne kamre (16, 17, 50, 51, 52, 53) , som har begrænset 10 udstrækning i spindelens (2) omkreds retning, at der i spindelvæggen er i spindelens (2) omkredsretning fordelte åbninger (23, 24, 25, 26, 44, 45, 55, 56, 57) til kølemiddelpassagerne (28, 29, 30, 31, 46, 47) i spindelen (2), og at kølemidlet tilføres åbninger-15 ne (23, 24, 25, 26, 44, 45, 55, 56, 57) fra et eller flere af kamrene, og ligeledes bortledes fra åbningerne til et eller flere af kamrene (16, Ϊ7, 50, 51, 52, 53) , idet åbningerne (23, 24, 25, 26, 44, 45, 55, 56, 57) bringes til at passere forbi kamrene (16, 17, 50, 51, 20 52, 53) ved rotation af spindelen (2).