EP3870814A1 - Internally cooled valve having a coolant conducting system - Google Patents

Internally cooled valve having a coolant conducting system

Info

Publication number
EP3870814A1
EP3870814A1 EP19812758.1A EP19812758A EP3870814A1 EP 3870814 A1 EP3870814 A1 EP 3870814A1 EP 19812758 A EP19812758 A EP 19812758A EP 3870814 A1 EP3870814 A1 EP 3870814A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
valve
cavity
tube
internally cooled
head
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP19812758.1A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP3870814B1 (en
Inventor
Parth MISTRY
Stefan Kellermann
Guido Bayard
Jens GÄRTNER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Federal Mogul Valvetrain GmbH
Original Assignee
Federal Mogul Valvetrain GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Federal Mogul Valvetrain GmbH filed Critical Federal Mogul Valvetrain GmbH
Publication of EP3870814A1 publication Critical patent/EP3870814A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP3870814B1 publication Critical patent/EP3870814B1/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L3/00Lift-valve, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces; Parts or accessories thereof
    • F01L3/12Cooling of valves
    • F01L3/14Cooling of valves by means of a liquid or solid coolant, e.g. sodium, in a closed chamber in a valve
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P3/00Liquid cooling
    • F01P3/12Arrangements for cooling other engine or machine parts
    • F01P3/14Arrangements for cooling other engine or machine parts for cooling intake or exhaust valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P3/00Liquid cooling
    • F01P3/22Liquid cooling characterised by evaporation and condensation of coolant in closed cycles; characterised by the coolant reaching higher temperatures than normal atmospheric boiling-point
    • F01P2003/2278Heat pipes

Definitions

  • the present invention relates to an internally cooled valve with a coolant control system.
  • Sodium-cooled valves should ideally be operated by what is known as shaker cooling, in which heat energy that is absorbed by the coolant at a valve head is transported to the valve stem by a movement of the coolant in order to be diverted through the cooled cylinder head or its cooled valve guides .
  • the shaker cooling does not always work as desired, however, especially if there is a gas in the cavity of the internally cooled valve in addition to the coolant, it can happen that this gas is only compressed, and thereby the movement of the incompressible coolant in the cavity hindered, since the coolant and the gas can not easily flow past each other.
  • a simple solution is to fill and close the valve under vacuum conditions, but this is very complex and expensive. It is therefore preferred to use a protective gas instead of a vacuum when filling the cavity, since a gas also reduces the load on the valve.
  • the present invention seeks to reduce this problem, or to avoid or at least reduce the effects emanating from a compressible gas in the cavity next to the coolant itself.
  • an internally cooled valve with a coolant control system comprises a valve body with a valve stem and a valve head.
  • the valve body In the valve body there is a cavity which extends from the valve stem into the valve head.
  • the cavity has a larger diameter in the radial direction in the area of the valve head than in an area of the valve stem.
  • a compensation channel is arranged in the cavity, which extends between a valve stem end of the cavity into a valve head end of the cavity.
  • the cavity has a transition area in which the diameter of the cavity tapers from a largest diameter in the valve head to a smaller diameter in the valve stem, and the channel ends in one half of the transition area in the valve head, which continues lies on a valve base.
  • the cavity has a transition area in which the diameter of the cavity tapers from a largest diameter in the valve head to a smaller diameter in the valve stem, and the channel ends in a third of the transition area in the valve head, which further lies on a valve base.
  • the cavity has a transition region in which the diameter of the cavity tapers from a largest diameter in the valve head to a smaller diameter in the valve stem, and the channel ends in front of this transition region of the valve head close to a valve base .
  • the end of the channel lies between the transition area and the valve base.
  • the channel runs parallel to an axial direction of the valve body or the valve.
  • the cavity and the channel can run parallel to one another in the valve stem.
  • the compensation channel is tubular. This design concerns a channel that is rectangular or polygonal or circular Has cross section.
  • the compensation channel is formed by a tube which is arranged in the cavity.
  • the tube runs through the cavity and through the stem of the valve and is open at both ends to the cavity.
  • the cavity is essentially rotationally symmetrical. In another embodiment, the entire valve or at least the valve body is rotationally symmetrical.
  • Another exemplary embodiment uses a tube as a channel which runs essentially coaxially to the cavity or to the valve stem.
  • the rotationally symmetrical thermal loads can have the least effect on the operation of the valve or the motor.
  • Another exemplary embodiment uses a tube as a channel which runs essentially at or near the edge of the cavity. Capillary forces can have a stronger effect here, which only occur with the coolant but not with the remaining gas in the cavity.
  • the tube is preferably arranged close to the edge, so that the coolant can also flow between the tube and the stem and an uneven temperature distribution in the valve stem with the resulting deformations can thus be avoided.
  • the tube runs eccentrically through the shaft.
  • the tube is beveled at at least one end.
  • the bevel makes it possible to easily generate a defined inflow or outflow opening without having to make separate bores on the pipe.
  • the tube has an angle or an angle piece or a bend at at least one end.
  • the tube can be designed bent by 45 ° to 90 °, for example. By means of a bend, a larger area of the pipe can be provided for connection to the valve base, especially on a valve base.
  • the tube is welded to an inside of the cavity at at least one end. Friction welding, electron beam welding or laser welding as well as resistance welding can be used here. In an additional embodiment, the tube is clamped at least at one end to an inside of the cavity. There should be a frictional connection here in order to hold the pipe in the axial direction or in the radial direction.
  • the pipe can be welded to a valve cover and inserted and welded together with the cover in a valve blank open towards the valve base.
  • the tube is held at least at one end with an inside of the cavity by a form fit.
  • recesses or guide pins can be provided in the valve stem end and / or on the valve base, which hold and fix the tube in the cavity.
  • radially extending centering elements are arranged on the tube, which hold the tube coaxially to the cavity. These centering elements are intended to reduce a gap between the tube and an inner surface of the cavity as little as possible.
  • the valve stem and the valve head are made in one piece.
  • One-piece means here that there is no weld seam between the valve stem and the valve head, and the valve head also has no weld seam.
  • the valve is for the most part not produced by machining but by forming.
  • the valve is produced from a cup-shaped semi-finished product which is reshaped in such a way that the or a base widens downwards and forms a valve disk. This first shape also has an essentially cylindrical cavity.
  • a wall area that lies above the floor is tapered and stretched more and more, so that a cavity is created that has a larger diameter in the head than in a shaft.
  • the tapering which can be carried out over a dome, further increases the length of the wall and thus of the shaft.
  • the cavity can be closed, for example by attaching a valve stem end by friction welding. It is also possible to close a shaft end that is open in the axial direction by rolling it together, with a section with an increased wall thickness preferably being present at the shaft end so that the shaft has a constant or uniform outer diameter after rolling together.
  • the internally cooled valve is the Valve stem and valve head with the valve base formed from one piece of metal.
  • the cavity is closed by a valve stem end which is connected to the valve stem by welding, preferably friction welding.
  • the valve body is made from a cylindrical or cup-shaped semi-finished product by drop forging, deep drawing and tapering. With several forming steps and stress-relieving annealing, a large cavity can be created in a valve head without the need for milling and closing the valve head with a valve cover. For this purpose, starting from a cup-shaped preform, a valve head and a cavity with a large diameter are formed by pressing and extrusion processes.
  • an upper part of the cup-shaped molding is reduced in diameter by tapering, for example by stretching, transverse, round transverse rolling, flat-jaw transverse rolling, hammering or pulling (each with or without a core) and lengthened so that a shaft is created in several steps .
  • the taper also increases the length of the shaft, while the cavity is retained by using a core or dome.
  • the coolant sodium can then be introduced into the cavity of the one-piece valve body formed in this way from the shaft end of the compensating duct which is still open at the top.
  • the stem can then be connected to a valve stem end by “full-on-pipe” friction welding (or another welding process), thus closing the cavity.
  • an internal combustion engine is provided with one of the internally cooled valves described above.
  • Figure 1 is a sectional view of a conventional internally cooled valve.
  • FIG. 2 shows an internally cooled valve according to the invention with a compensating duct in a sectional view.
  • FIGS. 3A to 3E show in a sectional view the mode of operation of the compensation channel during a closing process.
  • FIGS. 4A and 4B show the position of a compensation channel formed by a pipe in a sectional view.
  • Figures 5A to 5G show possible fastenings and arrangements of equalizing duct tubes in the cavity.
  • Figures 6A and 6B show embodiments of valves with a different structure of the valve body
  • FIG. 1 shows a conventional internally cooled valve 22 with a valve stem 6 which ends at a lower end in a valve head 8 with a valve disk.
  • the valve stem 6 ends at the top of the shaft to which the cone pieces attach the valve spring and to which the valve is controlled.
  • the valve 22 is provided with a cavity 10 which is partially filled with a coolant 24.
  • Sodium which is present in a liquid state at operating temperatures of an internal combustion engine, is usually used as the coolant 24.
  • the coolant 24 usually not the entire cavity but only 1/2 to 3/4 of the cavity of the valve is filled with sodium. It is also possible to fill only 1/4 or 1/3 of the cavity of the valve with sodium.
  • the sodium moves up and down in the valve stem 6 or in the cavity 10 of the valve stem 6 and transports heat from the valve head 8 in the direction of the cooled valve stem 6.
  • the sodium moves within the valve with each opening or closing process 22.
  • the cavity 10 was created in the valve 22 by providing the valve head 8 with an opening on a valve disk surface.
  • the cavity 10 was introduced into the valve disk 8 and the valve stem 6 through the opening.
  • the coolant 24 here sodium
  • the opening was closed by a valve base or valve base cover 20.
  • the base 20 or cover was joined to the valve disk by laser welding, electron beam welding, resistance welding or friction welding.
  • the rear side of the valve head 8, which ends at the valve stem 6, has no joints in this embodiment, and the valve head can be manufactured in one piece with the valve stem 6, so that the risk of a valve disk or valve head being torn off can be minimized.
  • the problem arises during operation that the liquid coolant 24, when it wants to flow from the valve head in the direction of the worker, encounters a compressible gas which is located in the cavity 10.
  • the long, narrow shape of the cavity 10 makes gas exchange more difficult and the sodium flows as it flows upwards like against an elastic spring which counteracts the movement of the coolant and thus the desired “shaker cooling”.
  • the cavity is divided here into an essentially cylindrical shaft region or region of the shaft 14 and a head region or region of the valve head 12, which is also essentially cylindrical.
  • the area of the valve stem 14 is prelate and has a small diameter d.
  • the area of the valve head 14 is oblate and has a large diameter D.
  • a coolant 24 is arranged in the cavity. The coolant 24 has been illustrated using circles.
  • FIG. 2 shows a simple embodiment according to the invention of an internally cooled valve 2 with a compensating channel 16 in a sectional view.
  • the valve body 4 here also comprises a valve stem 6 and a valve head 8 and is provided with a cavity 10 which extends almost through the entire valve.
  • the cavity 10 is wider in the head and narrower in the shaft.
  • the cavity 10 is here arranged eccentrically in the shaft in order to provide space for a compensating channel 16 in the shaft.
  • the compensation channel 16 is arranged in the valve 2 and extends between the area of the valve stem 14 of the cavity 10 as far as an area of the valve head 14 of the cavity 10.
  • the channel opens near the worker and in an approach that extends to just before the valve base. When the valve is open, the coolant is around the valve head near the valve base.
  • the cavity 10 and the compensation channel 16 run essentially parallel in the valve stem 6.
  • the compensation channel 16 opens with a shaft end of the channel 44 near a shaft end of the valve stem 6 into the cavity 10.
  • the compensation channel 16 opens with a head end of the compensation channel 46 in a socket in the transition area 18 or the head area 12 of the valve head 8 in the cavity 10
  • the coolant is located in the cavity 10, as shown, and extends both in the cavity and in the equalizing channel 16, as is shown by the circles.
  • FIG. 2 serves to clarify the principle of how the movement of the coolant in the valve stem can be improved, but the designs in FIGS. 2 and 3 are not the first choice with regard to manufacture and operation of the valve.
  • FIGS. 3A to 3E show in a sectional view the mode of operation of the compensation channel during a closing process.
  • FIG. 2 shows the situation at the end of a closing process shortly before the valve disk edge is placed on a valve seat of a cylinder head, with the coolant 24 still present in the head.
  • the acceleration of the coolant corresponds to a direction towards the lower edge of the figure, and corresponds to the situation of a valve that stands with the plate on a flat surface and is subject to gravity.
  • FIG. 3A shows the moment when the edge of the valve disk is placed on a valve seat of a cylinder head.
  • the acceleration of the coolant corresponds to a direction towards the valve stem 6.
  • the illustration corresponds to the situation of a valve with the end of the valve standing on a flat surface and subjected to gravity.
  • the coolant is still distributed exactly as in FIG. 2, and the fill level or the fill depth of the cavity 10 and the fill level or the fluid column of the coolant in the compensation channel 16 is essentially the same.
  • FIG. 3B shows a moment after the valve disk edge has been placed on a valve seat of a cylinder head.
  • the coolant 24 has moved in the direction of the valve stem 6, and a vacuum or an area with low pressure has formed above the coolant, while a gas has formed in the
  • the cavity below the coolant is compressed by the movement.
  • the coolant fills the cavity 10 and the equalization channel 16 evenly. It could happen that the shape of the transition area results in a nozzle effect that accelerates the coolant 24 in the cavity 10 and thus creates a larger coolant column in the cavity 10 than in the equalization channel 16, which, however, only increases the effect of the present arrangement.
  • the neck or stub of the head end 46 of the compensation channel has broken through the surface of the coolant 24, and no further coolant 24 flows into the compensation channel 16. Since the compensation channel has a constant diameter, the height of the liquid column does not change from here on more. Further coolant 24 is moved into the shaft through the transition section and the funnel shape increases the coolant Liquid column in the cavity 10 continues, while a compressible gas is further compressed in the cavity 10 in the shaft.
  • the reduction in the diameter in the transition region 18 of the cavity 10 increases the height of the fluid column hH in the cavity 10, while the height of the fluid column hA in the compensation channel 16 does not increase any further.
  • the pressure within the compressible gas in the shaft area of the cavity is determined by the height of the fluid column hH and the acceleration and the density of the coolant. As long as both fluid columns hH and hA are of the same height, they contribute in the same way to the compression of the gas in the shaft.
  • the pressure on the gas is dominated by the fluid column hH in the cavity. Since the cavity below the fluid columns is in communication, the pressure that the gas exerts on the two fluid columns will continue to increase.
  • FIG. 3D the pressure within the compressible gas in the shaft area of the cavity is determined by the height of the fluid column hH and the acceleration and the density of the coolant. As long as both fluid columns hH and hA are of the same height, they contribute in the same way to the compression of the gas in the shaft.
  • the pressure in the gas has increased due to the increasing height of the fluid column hH in the cavity so that it has pushed the smaller fluid column hA in the equalization channel 16 up through the head end of the equalization channel into the head or transition area.
  • the compressed gas can flow out of the shaft again into the head area and the transition area and thus relax.
  • the coolant can continue to flow into the cavity as far as the end of the shaft without being hindered by the compressed gas.
  • the geometry of the cavity together with the compensation channel can prevent a compressible gas in the cavity from hindering the movement of a coolant 24.
  • FIGS. 4A to 5F are provided with a valve body, the valve head 8 and the valve stem 6 of which, with the exception of the valve stem end 26, are made in one piece.
  • This valve body was produced from a cup-shaped semi-finished product by deep drawing and tapering and allows a large cavity to be created in a valve head through several forming steps without the need for milling and closing the valve head.
  • a weakening of the valve in the area of the highly stressed parts such as the valve base and valve head can be dispensed with.
  • Such a valve can be produced in that a cup-shaped preform is formed into a valve head with a cavity by pressing and extrusion processes, a wall of the cup later forming the valve stem.
  • an upper part of the cup-shaped molding in particular the wall of the cup, is tapered and lengthened.
  • tapering stretching, transverse, round transverse rollers, Flat jaw cross rolling, hammering or pulling, each with or without a core, are used.
  • a tube which forms the compensation channel and the coolant, can be inserted from the open end of the shaft into the hollow valve stem formed in this way.
  • the cavity can then be closed by welding on a valve stem end by welding / friction welding seam 28.
  • Figures 4A to 5F describe in particular different designs of the pipe or the equalization channel.
  • FIGS. 4A and 4B show the position of an equalizing channel formed by a pipe in a sectional view.
  • the channel is formed by a tube 40 which is arranged concentrically in the valve or in the cavity 10.
  • FIGS. 4A and 4B do not show how the pipe is fastened in the cavity 10, since these figures only serve to define the position of the head end 46 of the pipe 40 which forms the compensating channel 16.
  • the tube should not be able to move in the axial direction.
  • the transition region 18 is shown divided into two halves by dashed lines.
  • the tube 40 which forms the compensation channel, is shown in such a way that it ends in half hl / 2 of the transition area which is closer to the valve base.
  • the transition area 18 is shown divided into three thirds by dashed lines.
  • the tube 40 which forms the compensation channel 16, is shown in such a way that it ends in the third hl / 3 of the transition area that is closer to the valve base.
  • FIG. 4A the area 12 of the valve head is shown above the transition area.
  • FIG. 4B the area of the valve head 12 is formed by the upper edge of the transition area.
  • FIGS. 5A to 5E possible fastenings and arrangements of equalizing duct tubes in the cavity are shown. The coolant was not shown in FIGS. 5A to 5E.
  • FIG. 5A shows the pipe 40 which forms the compensation channel 16 in one on both sides
  • the bevels of the tube 40 allow the shaft end 44 or the head end 46 of the tube 40 to be kept open in a simple manner.
  • the head end 46 of the tube 40 can be welded to the valve base 20.
  • the tube can also be attached to the shaft in other ways.
  • the tube can also rest against one end of the cavity 10. It can also not be shown
  • the bevel ensures that the shaft end and the head end of the tube remain free even if the
  • Fixing of the tube 40 should loosen and the tube is exposed in the cavity.
  • the tube is frictionally and positively fastened by conical structures of the cavity in the shaft end and the valve base 20; here, transverse bores are still necessary to ensure fluid entry and exit into the tube 40.
  • the upper conical structure can be through a drill cone or the main cutting edge of a
  • Groove drill produced, which machined the shank end 26 before welding.
  • the conical structure on the valve base 20 can be produced when the preform is reshaped.
  • the pipe is in the radial directions by form fit and in
  • the equalizing channel 16 or the pipe ends in front of the transition area 18 in the valve head 8 close to a valve base 20.
  • FIG. 5C and 5D illustrate embodiments in which the tubes 40 are slotted at their ends.
  • the tube 40 is arranged directly on the wall of the cavity 10.
  • the tube is attached to the bottom of the valve base 20 by welding and can be inserted into a form-fitting attachment at the top.
  • the tube 40 can expand and contract in the longitudinal direction.
  • the tube 40 reduces a uniform distribution of the coolant in the circumferential direction, but this has little or no effect due to the small dimensions of the tube.
  • This embodiment is aimed at further intensifying the effect according to the invention through a capillary action of the coolant.
  • Liquid sodium like mercury and steel, has a relatively high surface tension. The high surface tension creates a
  • FIG. 5D shows an embodiment in which the tube 40 is arranged only slightly eccentrically in order to reduce uneven heating of the shaft and at the same time the
  • Shaker cooling can be improved significantly, even if not overall
  • FIG. 5E shows a tube which is provided with an angle or a bend on a lower head end 46 facing the valve base 20. As a result of the bend, a larger area can be provided for connection to the valve base 20.
  • the upper shaft end 44 of the tube 40 is provided with a bevel.
  • the pipe is also provided with centering elements 42 which can hold the pipe in the middle or slightly offset in the cavity of the valve.
  • the tube 40 can simply be inserted into the cavity from the shaft end and fixed in the cavity 10 by frictional engagement.
  • FIG. 5F the valve from FIG. 5B is shown, which is additionally filled with a coolant.
  • the sodium is inserted into the cavity 10 together with the tube 40 which forms the compensation channel. Since the sodium is in a solid state at room temperature, it can easily be introduced into the cavity in the form of sodium sand before or after the pipe of the equalization duct is inserted. However, it is also possible to use the pipe
  • Compensating channel forms into which sodium is to form the coolant filling
  • Form fit are kept in the valve.
  • This valve body was produced from a cup-shaped semi-finished product by deep drawing and tapering and allows a large cavity to be created in a valve head through several forming steps without the need for milling and closing the valve head. For this purpose, starting from a cup-shaped preform by pressing and
  • F 1 extrusion process a valve head and a cavity formed with a large diameter.
  • an upper part of the cup-shaped molding is reduced in diameter by tapering, for example by stretching, transverse, round transverse rolling, flat-jaw transverse rolling, hammering or pulling (each with or without a core) and lengthened so that a shaft is created in several steps.
  • the taper also increases the length of the shaft while maintaining the cavity by using a core or mandrel.
  • valve body The valve body, the pipe 40 that forms the compensation channel and sodium (not shown) was introduced by the still open worker.
  • the stem was sealed with a valve stem end by "full-on-pipe” friction welding. It should turn out that the friction weld is creating in some way
  • the creator of the molding can be tapered less sharply, and can be closed by a final forming process.
  • the creator of the molding can be tapered less sharply, and can be closed by a final forming process.
  • FIG. 6A shows a pipe which is provided with an angle or a bend at a lower head end 46 facing the valve base 20. As a result of the bend, a larger area can be provided for connection to the valve base 20.
  • the upper shaft end 44 of the tube 40 is provided with a bevel.
  • the tube is also provided with centering elements 42 which can hold the tube in the center or slightly offset in the cavity of the valve.
  • the tube 40 can simply be inserted into the cavity from below and fixed in the cavity 10 by frictional engagement.
  • a valve is shown, the valve body of four parts
  • the valve head comprises a valve cover 20 of the bottom in the
  • Valve bottom is inserted and is fastened by a weld 28.
  • the valve head 8 is connected to the valve stem 6 by a welded connection 28.
  • the valve stem 6 is also connected to a valve end 26 by a welded connection 28.
  • the present valve can be used in a desired or advantageous manner
  • valve cover 20 is connected to the valve base, then the valve stem 6 is connected to the valve head 8 by welding, and finally the valve end 26 is welded to the valve stem 6.
  • the valve base is first inserted into the valve head, and then the stem is welded to the valve stem end or the valve head.
  • the last one is first inserted into the valve head, and then the stem is welded to the valve stem end or the valve head.
  • FIG. 6B corresponds to FIG. 5G and has been modified to the effect that the weld seam between the valve head and the valve stem is omitted, but rather on the
  • Valve bottom is arranged.
  • the cavity 10 in the head 8 is first worked out by milling, then the shaft 6 is drilled out in the longitudinal direction. Subsequently it is possible to use the compensation channel or the pipe that forms the compensation channel and sodium as
  • valve cover 20 which is attached to the valve base by a “top of head” weld.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Lift Valve (AREA)

Abstract

The present invention relates to an internally cooled valve (2), having a valve body (4) which comprises a valve stem (6) and a valve head (8), wherein a cavity (10) in the valve body (4) extends from the valve stem (6) into the valve head (8) and has a greater diameter (D) in the valve head region (12) than in a valve stem region (14). An equalising channel (16) is arranged in the valve (2) and extends between the valve stem region (14) of the cavity into a valve head region (14) of the cavity (10).

Description

Innengekühltes Ventil mit Kühlmittelleitsystem Internally cooled valve with coolant control system
Die vorliegende Erfindung betrifft ein innengekühltes Ventil mit einem Kühlmittell eitsystem . The present invention relates to an internally cooled valve with a coolant control system.
Natriumgekühlte Ventile sollen idealerweise durch eine sogenannte Shaker-Kühlung betrieben werden, bei der Wärmenergie, die von dem Kühlmittel an einem Ventilkopf aufgenommen wird, durch eine Bewegung des Kühlmittels zum Ventilschaft transportiert wird, um durch den gekühlten Zylinderkopf bzw. dessen gekühlte Ventilführungen abgeleitet zu werden. Sodium-cooled valves should ideally be operated by what is known as shaker cooling, in which heat energy that is absorbed by the coolant at a valve head is transported to the valve stem by a movement of the coolant in order to be diverted through the cooled cylinder head or its cooled valve guides .
Die Shaker-Kühlung arbeitet jedoch nicht immer so wie gewünscht, vor allem wenn sich neben dem Kühlmittel ein Gas in dem Hohlraum des innengekühlten Ventils befindet, kann es Vorkommen, dass dieses Gas lediglich komprimiert wird, und dadurch die Bewegung des inkompressiblen Kühlmittels in dem Hohlraum behindert, da das Kühlmittel und das Gas nicht ohne weiteres aneinander vorbeiströmen können. The shaker cooling does not always work as desired, however, especially if there is a gas in the cavity of the internally cooled valve in addition to the coolant, it can happen that this gas is only compressed, and thereby the movement of the incompressible coolant in the cavity hindered, since the coolant and the gas can not easily flow past each other.
Eine einfache Lösung besteht darin, das Ventil unter V akuumbedingungen zu befullen und zu verschließen, was jedoch sehr aufwändig und teuer ist. Es ist daher bevorzugt, anstelle eines Vakuums ein Schutzgas bei der Befüllung des Hohlraums zu verwenden, da ein Gas ebenfalls die Belastung des Ventils verringert. A simple solution is to fill and close the valve under vacuum conditions, but this is very complex and expensive. It is therefore preferred to use a protective gas instead of a vacuum when filling the cavity, since a gas also reduces the load on the valve.
Die vorliegende Erfindung ist bestrebt, dieses Problem zu verringern, bzw. die Effekte, die von einem kompressiblen Gas in dem Hohlraum neben dem Kühlmittel selbst ausgehen, zu vermeiden oder zumindest zu verringern. The present invention seeks to reduce this problem, or to avoid or at least reduce the effects emanating from a compressible gas in the cavity next to the coolant itself.
Gemäß einer ersten Ausfuhrungsform der vorliegenden Erfindung wird ein innengekühltes Ventil mit einem Kühlmittelleitsystem bereitgestellt. Das Ventil umfasst einen Ventilkörper mit einem Ventilschaft und einem Ventilkopf. In dem Ventilkörper befindet sich ein Hohlraum, der sich von dem Ventilschaft bis in den Ventilkopf erstreckt. Der Hohlraum weist im Bereich des Ventilkopfes einen größeren Durchmesser in Radialrichtung auf, als in einem Bereich des Ventilschafts. In dem Hohlraum ist ein Ausgleichskanal angeordnet, der sich zwischen einem Ventilschaftende des Hohlraums bis in ein Ventilkopfende des Hohlraums erstreckt. According to a first embodiment of the present invention, an internally cooled valve with a coolant control system is provided. The valve comprises a valve body with a valve stem and a valve head. In the valve body there is a cavity which extends from the valve stem into the valve head. The cavity has a larger diameter in the radial direction in the area of the valve head than in an area of the valve stem. A compensation channel is arranged in the cavity, which extends between a valve stem end of the cavity into a valve head end of the cavity.
Bei einer beispielhaften Ausführung des innengekühlten Ventils weist der Hohlraum einen Übergangsbereich auf, in dem sich der Durchmesser des Hohlraums von einem größten Durchmesser im Ventilkopf zu einem kleineren Durchmesser im Ventilschaft verjüngt, und wobei der Kanal in einer Hälfte des Übergangsbereichs im Ventilkopf endet, die weiter an einem Ventilboden liegt. In an exemplary embodiment of the internally cooled valve, the cavity has a transition area in which the diameter of the cavity tapers from a largest diameter in the valve head to a smaller diameter in the valve stem, and the channel ends in one half of the transition area in the valve head, which continues lies on a valve base.
Bei einer anderen beispielhaften Ausführung des innengekühlten Ventils weist der Hohlraum einen Übergangsbereich auf, in dem sich der Durchmesser des Hohlraums von einem größten Durchmesser im Ventilkopf zu einem kleineren Durchmesser im Ventilschaft verjüngt, und wobei der Kanal in einem Drittel des Übergangsbereichs im Ventilkopf endet, das weiter an einem Ventilboden liegt. In another exemplary embodiment of the internally cooled valve, the cavity has a transition area in which the diameter of the cavity tapers from a largest diameter in the valve head to a smaller diameter in the valve stem, and the channel ends in a third of the transition area in the valve head, which further lies on a valve base.
Bei einer zusätzlichen beispielhaften Ausführung des innengekühlten Ventils weist der Hohlraum einen Übergangsbereich auf, in dem sich der Durchmesser des Hohlraums von einem größten Durchmesser im Ventilkopf zu einem kleineren Durchmesser im Ventilschaft verjüngt, und wobei der Kanal vor diesem Übergangsbereichs des Ventilkopf nahe an einem Ventilboden endet. Hier liegt das Ende des Kanals zwischen dem Übergangsbereich und dem Ventilboden. In an additional exemplary embodiment of the internally cooled valve, the cavity has a transition region in which the diameter of the cavity tapers from a largest diameter in the valve head to a smaller diameter in the valve stem, and the channel ends in front of this transition region of the valve head close to a valve base . Here the end of the channel lies between the transition area and the valve base.
Bei diesen Ausführungen wird sichergestellt, dass das Ende das Kanals, das in den Übergangsbereich hinein oder über ihn hinaussteht, am Ende einer Schließbewegung des Ventils zuerst„trockenfällt“. Nachdem nur ein kleiner Teil des Kühlmittels in den Kanal eingedrungen ist, kann sich in dem Hohlraum eine größere Kühlmittelsäule bilden, die bewirkt, dass ein Rest des Kühlmittels wieder aus dem Kanal entgegen der Haupt- Bewegungsrichtung des Kühlmittels herausgedrückt wird, und verbleibendes komprimiertes Restgas durch den Kanal entweichen kann. Da das Restgas durch den Kanal in Richtung Ventilkopf fließen kann behindert es nicht mehr die Bewegung des Kühlmittels, wodurch die Shaker-Kühlung verbessert wird. These designs ensure that the end of the channel that protrudes into or out of the transition area first "dries out" at the end of a closing movement of the valve. After only a small part of the coolant has penetrated into the channel, a larger column of coolant can form in the cavity, which causes a remainder of the coolant to be pushed out of the channel against the main direction of movement of the coolant, and remaining compressed residual gas through the channel can escape. Since the residual gas can flow through the channel towards the valve head, it no longer hampers the movement of the coolant, which improves shaker cooling.
Bei einer weiteren beispielhaften Ausführung des innengekühlten Ventils verläuft der Kanal parallel zu einer Axialrichtung des Ventilkörpers bzw. des Ventils. Hier können der Hohlraum und der Kanal nebeneinander parallel in dem Ventilschaft verlaufen. In a further exemplary embodiment of the internally cooled valve, the channel runs parallel to an axial direction of the valve body or the valve. Here the cavity and the channel can run parallel to one another in the valve stem.
Bei einer weiteren beispielhaften Ausführung ist der Ausgleichskanal rohrförmig. Diese Ausführung betrifft einen Kanal, der einen rechteckigen oder polygonalen oder kreisründen Querschnitt aufweist. In a further exemplary embodiment, the compensation channel is tubular. This design concerns a channel that is rectangular or polygonal or circular Has cross section.
In einer zusätzlichen Ausführung ist der Ausgleichskanal durch ein Rohr gebildet, das in dem Hohlraum angeordnet ist. Das Rohr verläuft dabei durch den Hohlraum und durch den Schaft des Ventils und ist an beiden Enden zum Hohlraum hin geöffnet. In an additional embodiment, the compensation channel is formed by a tube which is arranged in the cavity. The tube runs through the cavity and through the stem of the valve and is open at both ends to the cavity.
In einer beispielhaften Ausführung ist der Hohlraum im Wesentlichen rotationssymmetrisch. In einer anderen Ausführung ist das gesamte Ventil oder zumindest der Ventilkörper rotationssymmetrisch. In an exemplary embodiment, the cavity is essentially rotationally symmetrical. In another embodiment, the entire valve or at least the valve body is rotationally symmetrical.
Eine weitere beispielhafte Ausführung setzt ein Rohr als Kanal ein, das im Wesentlichen koaxial zu dem Hohlraum bzw. zu dem Ventilschaft verläuft. Hier können sich die rotationssymmetrisch auftretenden thermischen Belastungen am wenigstens auf den Betrieb des Ventils bzw. des Motors auswirken. Another exemplary embodiment uses a tube as a channel which runs essentially coaxially to the cavity or to the valve stem. Here, the rotationally symmetrical thermal loads can have the least effect on the operation of the valve or the motor.
Eine weitere beispielhafte Ausführung setzt ein Rohr als Kanal ein, das Wesentlichen am oder nahe dem Rand des Hohlraums verläuft. Hier können sich Kapillarkräfte stärker auswirken, die nur bei dem Kühlmittel nicht jedoch bei dem verbleibenden Gas in dem Hohlraum auftreten. Bevorzugt ist das Rohr nahe des Randes angeordnet, sodass das Kühlmittel auch zwischen dem Rohr und dem Schaft strömen kann und so eine ungleichmäßige Temperaturverteilung im Ventilschaft mit daraus resultierenden Verformungen vermieden werden können. In einer Ausführung verläuft das Rohr exzentrisch durch den Schaft. Another exemplary embodiment uses a tube as a channel which runs essentially at or near the edge of the cavity. Capillary forces can have a stronger effect here, which only occur with the coolant but not with the remaining gas in the cavity. The tube is preferably arranged close to the edge, so that the coolant can also flow between the tube and the stem and an uneven temperature distribution in the valve stem with the resulting deformations can thus be avoided. In one embodiment, the tube runs eccentrically through the shaft.
Bei einer Ausführung des Ventils ist das Rohr an mindestens einem Ende abgeschrägt. Die Abschrägung ermöglicht es einfach eine definierte Einström- bzw. Ausströmöffnung zu erzeugen, ohne dass dafür gesonderte Bohrungen an dem Rohr angebracht werden müssen. In one embodiment of the valve, the tube is beveled at at least one end. The bevel makes it possible to easily generate a defined inflow or outflow opening without having to make separate bores on the pipe.
Bei einer anderen Ausführungsform weist das Rohr an mindestens einem Ende einen Winkel bzw. ein Winkelstück bzw. eine Biegung auf. Hier kann das Rohr beispielsweise um 45° bis 90° gebogen ausgeführt sein. Durch eine Biegung kann gerade an einem Ventilboden eine größere Fläche des Rohrs zur Verbindung mit dem Ventilboden bereitgestellt werden. In another embodiment, the tube has an angle or an angle piece or a bend at at least one end. Here, the tube can be designed bent by 45 ° to 90 °, for example. By means of a bend, a larger area of the pipe can be provided for connection to the valve base, especially on a valve base.
In einer anderen beispielhaften Ausführung ist das Rohr an mindestens einem Ende mit einer Innenseite des Hohlraums verschweißt. Hierbei können Reibschweißen, Elektronenstrahlschweißen oder Laserschweißen wie auch Widerstandsschweißen eingesetzt werden. Bei einer zusätzlichen Ausführung wird das Rohr an mindestens einem Ende mit einer Innenseite des Hohlraums verklemmt. Hier soll ein Reibschluss vorliegen, um das Rohr in Axialrichtung oder in Radialrichtung zu halten. So kann beispielsweise das Rohr mit einem Ventildeckel verschweißt und in einem zum Ventilboden hin offenen Ventilrohling zusammen mit dem Deckel eingesetzt und verschweißt werden. In another exemplary embodiment, the tube is welded to an inside of the cavity at at least one end. Friction welding, electron beam welding or laser welding as well as resistance welding can be used here. In an additional embodiment, the tube is clamped at least at one end to an inside of the cavity. There should be a frictional connection here in order to hold the pipe in the axial direction or in the radial direction. For example, the pipe can be welded to a valve cover and inserted and welded together with the cover in a valve blank open towards the valve base.
Bei einer weiteren Ausführung wird das Rohr an mindestens einem Ende mit einer Innenseite des Hohlraums durch Formschluss gehalten. Hier können beispielsweise in dem Ventilschaftende und/oder am Ventilboden Vertiefungen oder Führungsstifte vorgesehen sein, die das Rohr in dem Hohlraum halten und fixieren. In a further embodiment, the tube is held at least at one end with an inside of the cavity by a form fit. Here, for example, recesses or guide pins can be provided in the valve stem end and / or on the valve base, which hold and fix the tube in the cavity.
Bei einer zusätzlichen Ausführung des innengekühlten Ventils sind an dem Rohr radial verlaufende Zentrierelemente angeordnet, die das Rohr koaxial zu dem Hohlraum halten. Diese Zentrierelemente sollen einen Zwischenraum zwischen dem Rohr und einer Innenfläche des Hohlraums möglichst wenig verringern. In an additional embodiment of the internally cooled valve, radially extending centering elements are arranged on the tube, which hold the tube coaxially to the cavity. These centering elements are intended to reduce a gap between the tube and an inner surface of the cavity as little as possible.
Bei einer weiteren beispielhaften Ausführungs form des innengekühlten Ventils sind der Ventilschaft und der Ventilkopf einstückig ausgeführt. Einstückig bedeutet hier, dass sich keine Schweißnaht zwischen Ventilschaft und dem Ventilkopf befindet, und auch der Ventilkopf keine Schweißnaht aufweist. Hier wird das Ventil zum größten Teil nicht spanend sondern durch Umformen hergestellt. Bei dieser Ausführungsform wird das Ventil aus einem becherförmigen Halbzeug hergestellt, der so umgeformt wird, dass der bzw. ein Boden sich nach unten verbreitert und einen Ventilteller bildet. Diese erste Form weist noch einen im Wesentlichen zylindrischen Hohlraum auf. In weiteren Schritten wird ein Wandbereich, der über dem Boden liegt, immer weiter verjüngt und gestreckt, sodass ein Hohlraum entsteht der im Kopf einen größeren Durchmesser aufweist als in einem Schaft. Durch das Verjüngen, das über einem Dom ausgeführt werden kann wird die Länge der Wand und damit des Schafts weiter erhöht. Wenn der Schaft eine ausreichende Länge erreicht hat und der Ausgleichskanal und das Kühlmittel in den Hohlraum eingebracht werden, kann der Hohlraum geschlossen werden, indem beispielsweise ein Ventilschaftende durch Reibschweißen angebracht wird. Es ist ebenfalls möglich ein in Axialrichtung offenes Schaftende durch Zusammenwalzen zu verschließen, wobei dabei bevorzugt am Schaffende ein Abschnitt mit einer erhöhten Wandstärke vorliegt, sodass der Schaft nach dem Zusammenwalzen einen gleichbleibenden oder gleichmäßigen Außendurchmesser aufweist. In a further exemplary embodiment of the internally cooled valve, the valve stem and the valve head are made in one piece. One-piece means here that there is no weld seam between the valve stem and the valve head, and the valve head also has no weld seam. Here the valve is for the most part not produced by machining but by forming. In this embodiment, the valve is produced from a cup-shaped semi-finished product which is reshaped in such a way that the or a base widens downwards and forms a valve disk. This first shape also has an essentially cylindrical cavity. In further steps, a wall area that lies above the floor is tapered and stretched more and more, so that a cavity is created that has a larger diameter in the head than in a shaft. The tapering, which can be carried out over a dome, further increases the length of the wall and thus of the shaft. When the shaft has reached a sufficient length and the equalizing channel and the coolant are introduced into the cavity, the cavity can be closed, for example by attaching a valve stem end by friction welding. It is also possible to close a shaft end that is open in the axial direction by rolling it together, with a section with an increased wall thickness preferably being present at the shaft end so that the shaft has a constant or uniform outer diameter after rolling together.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform des innengekühlten Ventils ist der Ventilschaft und der Ventilkopf mit dem Ventilboden aus einem Stück Metall umgeformt. Der Hohlraum ist dabei durch ein Ventilschaftende verschlossen, das durch Schweißen bevorzugt Reibschweißen mit dem Ventilschaft verbunden ist. Bei dieser Ausführung wird der Ventilkörper aus einem zylindrischen oder napfformigem Halbzeug durch Gesenkschmieden, Tiefziechen und Verjüngen hergestellt. Durch mehrere Umformschritte und Spannungsfreiglühen kann so ein großer Hohlraum in einem Ventilkopf erzeugt werden, ohne dass dafür ein Fräsen und Verschließen des Ventilkopfes mit einem Ventildeckel notwendig ist. Hierfür wird ausgehend von einem becherförmigem Vorformling durch Press- und Fließpressverfahren ein Ventilkopf und ein Hohlraum mit einem großen Durchmesser geformt. In folgenden Schritten wird ein oberer Teil des napfformigen Formlings durch Verjüngen beispielsweise durch Reck-, Quer-, Rundquerwalzen, F lachbackenquerwalzen, Hämmern oder Ziehen (jeweils mit oder ohne Kern) soweit im Durchmesser verringert und dabei verlängert, dass in mehreren Schritten ein Schaft entsteht. Durch die Verjüngung nimmt dabei auch die Länge des Schafts zu, während der Hohlraum durch Verwendung eines Kerns oder Doms erhalten bleibt. In den so geformten Hohlraum des einstückigen Ventilkörpers kann dann von dem noch oben offenen Schaffende der Ausgleichskanal das Kühlmittel Natrium eingebracht werden. In einem letzten Schritt kann dann der Schaft durch „Voll-auf-Rohr“-Reibschweißen (oder einem anderen S chweißverfahren) mit einem Ventilschaftende verbunden und der Hohlraum so verschlossen werden. According to a further exemplary embodiment of the internally cooled valve is the Valve stem and valve head with the valve base formed from one piece of metal. The cavity is closed by a valve stem end which is connected to the valve stem by welding, preferably friction welding. In this embodiment, the valve body is made from a cylindrical or cup-shaped semi-finished product by drop forging, deep drawing and tapering. With several forming steps and stress-relieving annealing, a large cavity can be created in a valve head without the need for milling and closing the valve head with a valve cover. For this purpose, starting from a cup-shaped preform, a valve head and a cavity with a large diameter are formed by pressing and extrusion processes. In the following steps, an upper part of the cup-shaped molding is reduced in diameter by tapering, for example by stretching, transverse, round transverse rolling, flat-jaw transverse rolling, hammering or pulling (each with or without a core) and lengthened so that a shaft is created in several steps . The taper also increases the length of the shaft, while the cavity is retained by using a core or dome. The coolant sodium can then be introduced into the cavity of the one-piece valve body formed in this way from the shaft end of the compensating duct which is still open at the top. In a final step, the stem can then be connected to a valve stem end by “full-on-pipe” friction welding (or another welding process), thus closing the cavity.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein V erbrennungsmotor mit einem der vorstehend beschriebenen innengekühlten Ventile bereitgestellt. According to a further aspect of the present invention, an internal combustion engine is provided with one of the internally cooled valves described above.
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand von Darstellungen beispielhafter Ausführungsformen näher verdeutlicht. Die Figuren stellen lediglich schematische Darstellungen dar. The present invention is illustrated in more detail below with the aid of representations of exemplary embodiments. The figures are only schematic representations.
Figur 1 stellt eine Schnittansicht eines herkömmlichen innengekühlten Ventils dar. Figure 1 is a sectional view of a conventional internally cooled valve.
Figur 2 stellt ein erfindungsgemäßes innengekühltes Ventil mit einem Ausgleichskanal in einer Schnittansicht dar. FIG. 2 shows an internally cooled valve according to the invention with a compensating duct in a sectional view.
Figuren 3A bis 3E zeigten in einer Schnittansicht die Wirkungsweise des Ausgleichskanals bei einem Schließvorgang. FIGS. 3A to 3E show in a sectional view the mode of operation of the compensation channel during a closing process.
Figur 4A und 4B zeigen die Lage eines durch ein Rohr gebildeten Ausgleichskanals in einer Schnitt ansicht. Figuren 5A bis 5G zeigen mögliche Befestigungen und Anordnungen von Ausgleichskanal- Rohren in dem Hohlraum. Figuren 6A und 6B zeigen Ausfuhrungsformen von Ventilen mit einem anderen Aufbau des Ventilkörpers FIGS. 4A and 4B show the position of a compensation channel formed by a pipe in a sectional view. Figures 5A to 5G show possible fastenings and arrangements of equalizing duct tubes in the cavity. Figures 6A and 6B show embodiments of valves with a different structure of the valve body
Sowohl in der Beschreibung als auch in den Figuren werden gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, um auf gleiche oder ähnliche Komponenten und Elemente Bezug zu nehmen. Um die Beschreibung so kurz und knapp wie möglich zu halten, werden Elemente, die bereits in einer Figur beschrieben wurden, in weiteren Figuren nicht gesondert beschrieben, um Redundanz zu vermeiden. Both in the description and in the figures, the same or similar reference symbols are used to refer to the same or similar components and elements. In order to keep the description as short and concise as possible, elements that have already been described in one figure are not described separately in further figures in order to avoid redundancy.
Figur 1 stellt ein herkömmliches innengekühltes Ventil 22 mit einem Ventilschaft 6 dar, der an einem unteren Ende in einem Ventilkopf 8 mit einem Ventilteller ausläuft. Der Ventilschaft 6 endet oben am Schaffende, an dem Kegelstücke die Ventilfeder befestigen und an dem das Ventil angesteuert wird. Innen ist das Ventil 22 mit einem Hohlraum 10 versehen, der teilweise mit einem Kühlmittel 24 gefüllt ist. Als Kühlmittel 24 wird üblicherweise Natrium verwendet, das bei Betriebstemperaturen eines V erbrennungsmotors in einem flüssigen Zustand vorliegt. Üblicherweise ist nicht der gesamte Hohlraum sondern nur 1/2, bis 3/4 des Hohlraums des Ventils mit Natrium gefüllt. Es ist ebenfalls möglich lediglich 1/4 oder 1/3 des Hohlraums des Ventils mit Natrium zu füllen. Im Betrieb bewegt sich das Natrium im Ventilschaft 6 bzw. im Hohlraum 10 des Ventilschafts 6 auf und ab und transportiert dabei Wärme von dem Ventilkopf 8 in Richtung des gekühlten Ventilschafts 6. Das Natrium bewegt sich dabei bei jedem Öffnungs- bzw. Schließvorgang innerhalb des Ventils 22. Der Hohlraum 10 wurde bei dem Ventil 22 dadurch erzeugt, dass der Ventilkopf 8 an einer Ventiltellerfläche mit einer Öffnung versehen wurde. Durch die Öffnung wurde der Hohlraum 10 in den Ventilteller 8 und den Ventilschaft 6 eingebracht. Nach einem Einfullen des Kühlmittels 24 (hier Natrium) wurde die Öffnung durch einen Ventilboden oder V entilbodendeckel 20 verschlossen. Der Boden 20 bzw. Deckel wurde durch Laserschweißen, Elektronenstrahlschweißen, Widerstandsschweißen oder Reibschweißen mit dem Ventilteller gefügt. Die Rückseite des Ventilkopfes 8, die zum Ventilschaft 6 ausläuft, weist bei dieser Ausführung keine Fügestellen auf, und der Ventilkopf kann einstückig mit dem Ventilschaft 6 hergestellt werden, so dass eine Gefahr eines Ventilteller bzw. Ventilkopfabrisses minimiert werden kann. Hier tritt beim Betrieb jedoch das Problem auf, dass das flüssige Kühlmittel 24, wenn es vom Ventilkopf in Richtung Schaffende strömen will, auf ein kompressibles Gas trifft, welches sich in dem Hohlraum 10 befindet. Durch die lange, schmale Form des Hohlraums 10 wird ein Gasaustausch erschwert und das Natrium läuft beim Hochströmen wie gegen eine elastische Feder, die der Bewegung des Kühlmittels und damit der angestrebten„Shaker-Kühlung“ entgegenwirkt. Der Hohlraum teilt sich hier in einen im Wesentlichen zylindrischen Schaftbereich bzw. Bereich des Schafts 14 und einen Kopfbereich bzw. Bereich des Ventilkopfs 12 auf, der ebenfalls im Wesentlichen zylindrisch ausgeführt ist. Der Bereich des Ventilschafts 14 ist prälat geformt und weist einen kleinen Durchmesser d auf. Der Bereich des Ventilkopfs 14 ist oblat geformt und weist einen großen Durchmesser D auf. Zwischen dem Bereich des Ventil Schafts 14 und dem Bereich des Ventilkopfs 14 ist ein Übergangsbereich 18 angeordnet, der trichterförmig geformt ist und sich von dem Durchmesser D zum Durchmesser d verjüngt. In dem Hohlraum ist ein Kühlmittel 24 angeordnet. Das Kühlmittel 24 wurde anhand von Kreisen verdeutlichend dargestellt. FIG. 1 shows a conventional internally cooled valve 22 with a valve stem 6 which ends at a lower end in a valve head 8 with a valve disk. The valve stem 6 ends at the top of the shaft to which the cone pieces attach the valve spring and to which the valve is controlled. Inside, the valve 22 is provided with a cavity 10 which is partially filled with a coolant 24. Sodium, which is present in a liquid state at operating temperatures of an internal combustion engine, is usually used as the coolant 24. Usually not the entire cavity but only 1/2 to 3/4 of the cavity of the valve is filled with sodium. It is also possible to fill only 1/4 or 1/3 of the cavity of the valve with sodium. During operation, the sodium moves up and down in the valve stem 6 or in the cavity 10 of the valve stem 6 and transports heat from the valve head 8 in the direction of the cooled valve stem 6. The sodium moves within the valve with each opening or closing process 22. The cavity 10 was created in the valve 22 by providing the valve head 8 with an opening on a valve disk surface. The cavity 10 was introduced into the valve disk 8 and the valve stem 6 through the opening. After the coolant 24 (here sodium) had been filled in, the opening was closed by a valve base or valve base cover 20. The base 20 or cover was joined to the valve disk by laser welding, electron beam welding, resistance welding or friction welding. The rear side of the valve head 8, which ends at the valve stem 6, has no joints in this embodiment, and the valve head can be manufactured in one piece with the valve stem 6, so that the risk of a valve disk or valve head being torn off can be minimized. Here, however, the problem arises during operation that the liquid coolant 24, when it wants to flow from the valve head in the direction of the worker, encounters a compressible gas which is located in the cavity 10. The long, narrow shape of the cavity 10 makes gas exchange more difficult and the sodium flows as it flows upwards like against an elastic spring which counteracts the movement of the coolant and thus the desired “shaker cooling”. The cavity is divided here into an essentially cylindrical shaft region or region of the shaft 14 and a head region or region of the valve head 12, which is also essentially cylindrical. The area of the valve stem 14 is prelate and has a small diameter d. The area of the valve head 14 is oblate and has a large diameter D. Between the area of the valve stem 14 and the area of the valve head 14 there is a transition area 18 which is funnel-shaped and tapers from the diameter D to the diameter d. A coolant 24 is arranged in the cavity. The coolant 24 has been illustrated using circles.
Figur 2 stellt eine einfache erfindungsgemäße Ausführungsform eines innengekühlten Ventils 2 mit einem Ausgleichskanal 16 in einer Schnittansicht dar. Der Ventilkörper 4 umfasst auch hier einen Ventilschaft 6 und einen Ventilkopf 8 und ist mit einem Hohlraum 10 versehen der sich fast durch das gesamte Ventil erstreckt. Der Hohlraum 10 ist im Kopf breiter und im Schaft schmaler. Der Hohlraum 10 ist hier im Schaft exzentrisch angeordnet, um im Schaft Platz für einen Ausgleichskanal 16 bereitzustellen. Der Ausgleichskanal 16 ist in dem Ventil 2 angeordnet und erstreckt sich zwischen dem Bereich des Ventilschafts 14 des Hohlraums 10 bis in ein Bereich des Ventilkopfs 14 des Hohlraums 10 erstreckt. Hier mündet der Kanal nahe dem Schaffende und in einem Ansatz der sich bis kurz vor den Ventilboden erstreckt. Bei geöffnetem Ventil befindet sich das Kühlmittel um Ventilkopf nahe dem Ventilboden. Figure 2 shows a simple embodiment according to the invention of an internally cooled valve 2 with a compensating channel 16 in a sectional view. The valve body 4 here also comprises a valve stem 6 and a valve head 8 and is provided with a cavity 10 which extends almost through the entire valve. The cavity 10 is wider in the head and narrower in the shaft. The cavity 10 is here arranged eccentrically in the shaft in order to provide space for a compensating channel 16 in the shaft. The compensation channel 16 is arranged in the valve 2 and extends between the area of the valve stem 14 of the cavity 10 as far as an area of the valve head 14 of the cavity 10. Here the channel opens near the worker and in an approach that extends to just before the valve base. When the valve is open, the coolant is around the valve head near the valve base.
Der Hohlraum 10 und der Ausgleichskanal 16 verlaufen in dem Ventilschaft 6 im Wesentlichen Parallel. Der Ausgleichskanal 16 mündet mit einem Schaftende des Kanals 44 nahe einem Schaffende des Ventilschafts 6 in den Hohlraum 10. Der Ausgleichskanal 16 mündet mit einem Kopfende des Ausgleichskanals 46 in einem Stutzen in dem Übergangsbereich 18 bzw. den Kopfbereich 12 des Ventilkopfs 8 in den Hohlraum 10. Bei geöffnetem Ventil oder bei stehenden Ventilen befindet sich das Kühlmittel wie dargestellt in dem Hohlraum 10, und erstreckt sich sowohl in dem Hohlraum als auch in dem Ausgleichskanal 16, wie es durch die Kreise dargestellt ist. The cavity 10 and the compensation channel 16 run essentially parallel in the valve stem 6. The compensation channel 16 opens with a shaft end of the channel 44 near a shaft end of the valve stem 6 into the cavity 10. The compensation channel 16 opens with a head end of the compensation channel 46 in a socket in the transition area 18 or the head area 12 of the valve head 8 in the cavity 10 When the valve is open or when the valves are stationary, the coolant is located in the cavity 10, as shown, and extends both in the cavity and in the equalizing channel 16, as is shown by the circles.
Die Darstellung der Figur 2 dient dazu das Prinzip zu verdeutlichen wie die Bewegung des Kühlmittels in dem Ventilschaft verbessert werden kann, die Ausführung der Figuren 2 und 3 sind jedoch nicht die erste Wahl in Bezug auf Fertigung und Betrieb des Ventils. Figuren 3A bis 3E zeigten in einer Schnittansicht die Wirkungsweise des Ausgleichskanals bei einem Schließvorgang. Die Figur 2 stellt die Situation am Ende eines Schließvorgangs kurz vor dem Aufsetzen des Ventiltellerrandes auf einem Ventilsitz eines Zylinderkopfes dar, wobei das Kühlmittel 24 noch im Kopf gesammelt vorliegt. Die Beschleunigung des Kühlmittels entspricht einer Richtung zum unteren Rand der Figur, und entspricht der Situation eines Ventils, das mit dem Teller auf einer ebenen Unterlage steht und der Gravitation unterworfen ist. The illustration in FIG. 2 serves to clarify the principle of how the movement of the coolant in the valve stem can be improved, but the designs in FIGS. 2 and 3 are not the first choice with regard to manufacture and operation of the valve. FIGS. 3A to 3E show in a sectional view the mode of operation of the compensation channel during a closing process. FIG. 2 shows the situation at the end of a closing process shortly before the valve disk edge is placed on a valve seat of a cylinder head, with the coolant 24 still present in the head. The acceleration of the coolant corresponds to a direction towards the lower edge of the figure, and corresponds to the situation of a valve that stands with the plate on a flat surface and is subject to gravity.
Figur 3A stellt den Moment des Aufsetzens des Ventiltellerrandes auf einem Ventilsitz eines Zylinderkopfes dar. Die Beschleunigung des Kühlmittels entspricht einer Richtung zum Ventilschaft 6. Die Darstellung entspricht der Situation eines Ventils, das mit dem Schafende einer ebenen Unterlage steht und der Gravitation unterworfen ist. Das Kühlmittel ist noch genauso verteilt wie in der Figur 2, und die Füllhöhe bzw. die Fülltiefe des Hohlraums 10 und die Füllhöhe bzw., die Fluidsäule des Kühlmittels in dem Ausgleichskanal 16 ist im Wesentlichen gleich hoch. FIG. 3A shows the moment when the edge of the valve disk is placed on a valve seat of a cylinder head. The acceleration of the coolant corresponds to a direction towards the valve stem 6. The illustration corresponds to the situation of a valve with the end of the valve standing on a flat surface and subjected to gravity. The coolant is still distributed exactly as in FIG. 2, and the fill level or the fill depth of the cavity 10 and the fill level or the fluid column of the coolant in the compensation channel 16 is essentially the same.
Figur 3B stellt einen Moment nach dem Aufsetzen des Ventiltellerrandes auf einem Ventilsitz eines Zylinderkopfes dar. Das Kühlmittel 24 hat sich in Richtung Ventilschaft 6 bewegt, und oberhalb des Kühlmittels hat sich ein Vakuum bzw. ein Gebiet mit geringem Druck gebildet, während ein Gas in dem Hohlraum unterhalb des Kühlmittels durch die Bewegung komprimiert wird. Das Kühlmittel füllt den Hohlraum 10 und den Ausgleichskanal 16 gleichmäßig auf. Es könnte Vorkommen, dass durch die Form des Übergansbereich ein Düseneffekt eintritt, der das Kühlmittel 24 in dem Hohlraum 10 beschleunigt und so zu einer größeren Kühlmittelsäule in dem Hohlraum 10 als in dem Ausgleichskanal 16 erzeugt, was jedoch dem Effekt der vorliegenden Anordnung nur verstärkt. FIG. 3B shows a moment after the valve disk edge has been placed on a valve seat of a cylinder head. The coolant 24 has moved in the direction of the valve stem 6, and a vacuum or an area with low pressure has formed above the coolant, while a gas has formed in the The cavity below the coolant is compressed by the movement. The coolant fills the cavity 10 and the equalization channel 16 evenly. It could happen that the shape of the transition area results in a nozzle effect that accelerates the coolant 24 in the cavity 10 and thus creates a larger coolant column in the cavity 10 than in the equalization channel 16, which, however, only increases the effect of the present arrangement.
In Figur 3B strömt das Kühlmittel noch in Richtung des Schafts und durch das Kopfende bzw. den Stutzen 46 weiter in den Ausgleichskanal 16. In dem Ausgleichskanal nimmt die Höhe einer Fluidsäule noch gleichmäßig zu. In FIG. 3B, the coolant still flows in the direction of the shaft and through the head end or the connecting piece 46 further into the compensation channel 16. In the compensation channel, the height of a fluid column increases even more.
In Figur 3C hat der Ansatz bzw. Stutzen des Kopfendes 46 des Ausgleichskanals die Oberfläche des Kühlmittels 24 durchbrochen, und es fließt kein weiteres Kühlmittel 24 in den Ausgleichskanal 16. Da der Ausgleichskanal einen konstanten Durchmesser aufweist, ändert sich ab hier die Höhe der Flüssigkeitssäule nicht mehr. Durch den Übergangsabschnitt wird weiteres Kühlmittel 24 in den Schaft bewegt und durch die Trichterform steigt die Flüssigkeitssäule in dem Hohlraum 10 weiter an, während ein kompressibles Gas in dem Hohlraum 10 im Schaft weiter komprimiert wird. In FIG. 3C, the neck or stub of the head end 46 of the compensation channel has broken through the surface of the coolant 24, and no further coolant 24 flows into the compensation channel 16. Since the compensation channel has a constant diameter, the height of the liquid column does not change from here on more. Further coolant 24 is moved into the shaft through the transition section and the funnel shape increases the coolant Liquid column in the cavity 10 continues, while a compressible gas is further compressed in the cavity 10 in the shaft.
In Figur 3D erhöht sich durch die Verringerung des Durchmessers in dem Übergangsbereich 18 des Hohlraums 10 sich die Höhe der Fluidsäule hH im Hohlraum 10 immer weiter, während die Höhe der Fluidsäule hA in dem Ausgleichskanal 16 nicht weiter zunimmt. Der Druck innerhalb des Kompressiblen Gas in dem Schaftbereich des Hohlraums wird dabei durch die Höhe der Fluidsäule hH und die Beschleunigung sowie der Dichte des Kühlmittels bestimmt. Solange beide Fluidsäulen hH und hA gleich hoch sind tragen sie in gleicher Weise zur Kompression des Gases im Schaft bei. In Figur 3D wird der Druck auf das Gas durch die Fluidsäule hH in dem Hohlraum dominiert. Da der Hohlraum unterhalb der Fluidsäulen in Kommunikation steht, wird der Druck, den das Gas auf die beiden Fluidsäulen ausübt weiter ansteigen. In Figur 3E ist der Druck in dem Gas durch die weiter wachsende Höhe der Fluidsäule hH in dem Hohlraum soweit angestiegen, dass dieser die kleinere Fluidsäule hA in dem Ausgleichskanal 16 nach oben durch das Kopfende des Ausgleichskanals in den Kopf bzw. den Übergansbereich herausgedrückt hat. Sobald die gesamte Fluidsäule aus dem Ausgleichskanal 16 herausgedrückt ist, kann das komprimierte Gas aus dem Schaft wieder in den Kopfbereich und den Übergangsbereich strömen und so entspannen. Das Kühlmittel kann weiter bis zum Schaftende in den Hohlraum strömen, ohne dass dies durch das Komprimierte Gas behindert wird. Hier kann durch die Geometrie des Hohlraums zusammen mit dem Ausgleichskanal verhindert werden, dass ein kompressibles Gas in dem Hohlraum die Bewegung eines Kühlmittels 24 behindert. In FIG. 3D, the reduction in the diameter in the transition region 18 of the cavity 10 increases the height of the fluid column hH in the cavity 10, while the height of the fluid column hA in the compensation channel 16 does not increase any further. The pressure within the compressible gas in the shaft area of the cavity is determined by the height of the fluid column hH and the acceleration and the density of the coolant. As long as both fluid columns hH and hA are of the same height, they contribute in the same way to the compression of the gas in the shaft. In Figure 3D, the pressure on the gas is dominated by the fluid column hH in the cavity. Since the cavity below the fluid columns is in communication, the pressure that the gas exerts on the two fluid columns will continue to increase. In FIG. 3E, the pressure in the gas has increased due to the increasing height of the fluid column hH in the cavity so that it has pushed the smaller fluid column hA in the equalization channel 16 up through the head end of the equalization channel into the head or transition area. As soon as the entire column of fluid has been pushed out of the compensation channel 16, the compressed gas can flow out of the shaft again into the head area and the transition area and thus relax. The coolant can continue to flow into the cavity as far as the end of the shaft without being hindered by the compressed gas. Here, the geometry of the cavity together with the compensation channel can prevent a compressible gas in the cavity from hindering the movement of a coolant 24.
Die folgenden Figuren 4A bis 5F sind mit einem Ventilkörper versehen, dessen Ventilkopf 8 und dessen Ventilschaft 6 mit Ausnahme des V enti lschaftendes 26 einstückig ausgeführt sind. Dieser Ventilkörper wurde aus einem napfförmigem Halbzeug durch Tiefziechen und Verjüngen hergestellt und gestattet es durch mehrere Umformschritte einen großen Hohlraum in einem Ventilkopf zu erzeugen, ohne dass dafür ein Fräsen und Verschließen des Ventilkopfes notwendig ist. Dabei kann isbesondere auf eine Schwächung des Ventils im Bereich der hochbelasteten Teile wie Ventilboden und Ventilkopf verzichtet werden. Ein solches Ventil kann hergestellt werden, indem ein becherförmiger Vorformling durch Press- und Fließpressverfahren in einen Ventilkopf mit einem Hohlraum umgeformt wird, wobei eine Wand des Bechers später den Ventilschaft bildet. In folgenden mehreren Schritten wird ein oberer Teil des napfförmigen Formlings insbesondere die Wand des Bechers verjüngt und verlängert. Beim Verjüngen kann Reck-, Quer-, Rundquerwalzen, Flachbackenquerwalzen, Hämmern oder Ziehen jeweils mit oder ohne Kern zum Einsatz kommen. Nachdem der Durchmesser der Becherwand ausreichtend verringert und die Becherwand in Axialrichtung verlängert ist, bildet sie einen hohlen Ventilschaft. In den so gebildeten hohlen Ventilschaft können von dem offenen Schaftende ein Rohr das den Ausgleichskanal bildet und das Kühlmittel eingeschoben werden. Der Hohlraum kann dann durch Aufschweißen eines Ventilschaftendes durch Schweiß-/Reibschweißnaht 28 verschlossen werden. Die Figuren 4A bis 5F beschreiben dabei insbesondere verschiedene Ausführungen des Rohrs bzw. des Ausgleichskanals. Figur 4A und 4B zeigen die Lage eines durch ein Rohr gebildeten Ausgleichskanals in einer Schnittansicht. Anstelle eines Kanals in dem Schaft selbst wird in den Figuren 4A und 4B der Kanal durch ein Rohr 40 gebildet, das konzentrisch im Ventil bzw. im Hohlraum 10 angeordnet ist. In den Figuren 4A und 4B ist nicht dargestellt wie das Rohr in dem Hohlraum 10 befestigt ist, da diese Figuren nur dazu dienen, die Lage des Kopfendes 46 des Rohrs 40 zu definieren, das den Ausgleichskanal 16 bildet. In den Figuren 4A und 4B soll sich das Rohr nicht in Axialrichtung bewegen können. The following FIGS. 4A to 5F are provided with a valve body, the valve head 8 and the valve stem 6 of which, with the exception of the valve stem end 26, are made in one piece. This valve body was produced from a cup-shaped semi-finished product by deep drawing and tapering and allows a large cavity to be created in a valve head through several forming steps without the need for milling and closing the valve head. In particular, a weakening of the valve in the area of the highly stressed parts such as the valve base and valve head can be dispensed with. Such a valve can be produced in that a cup-shaped preform is formed into a valve head with a cavity by pressing and extrusion processes, a wall of the cup later forming the valve stem. In the following several steps, an upper part of the cup-shaped molding, in particular the wall of the cup, is tapered and lengthened. When tapering, stretching, transverse, round transverse rollers, Flat jaw cross rolling, hammering or pulling, each with or without a core, are used. After the diameter of the cup wall is sufficiently reduced and the cup wall is lengthened in the axial direction, it forms a hollow valve stem. A tube, which forms the compensation channel and the coolant, can be inserted from the open end of the shaft into the hollow valve stem formed in this way. The cavity can then be closed by welding on a valve stem end by welding / friction welding seam 28. Figures 4A to 5F describe in particular different designs of the pipe or the equalization channel. FIGS. 4A and 4B show the position of an equalizing channel formed by a pipe in a sectional view. Instead of a channel in the shaft itself, in FIGS. 4A and 4B the channel is formed by a tube 40 which is arranged concentrically in the valve or in the cavity 10. FIGS. 4A and 4B do not show how the pipe is fastened in the cavity 10, since these figures only serve to define the position of the head end 46 of the pipe 40 which forms the compensating channel 16. In Figures 4A and 4B, the tube should not be able to move in the axial direction.
In der Figur 4A ist der Übergangsbereich 18 durch gestrichelte Linien in zwei Hälften unterteilt dargestellt. Das Rohr 40, das den Ausgleichskanal bildet, ist so dargestellt, dass es in der Hälfte hl/2 des Übergangsbereichs endet, der dem Ventilboden näher liegt. In FIG. 4A, the transition region 18 is shown divided into two halves by dashed lines. The tube 40, which forms the compensation channel, is shown in such a way that it ends in half hl / 2 of the transition area which is closer to the valve base.
In der Figur 4B ist der Übergangsbereich 18 durch gestrichelte Linien in drei Drittel unterteilt dargestellt. Das Rohr 40, das den Ausgleichskanal 16 bildet ist so dargestellt dass es in dem Drittel hl/3 des Übergangsbereichs endet, der dem Ventilboden näher liegt. In FIG. 4B, the transition area 18 is shown divided into three thirds by dashed lines. The tube 40, which forms the compensation channel 16, is shown in such a way that it ends in the third hl / 3 of the transition area that is closer to the valve base.
In der Figur 4A ist der Bereich 12 des Ventilkopfes oberhalb des Übergangsbereichs dargestellt. In der Figur 4B wird der Bereich des Ventilkopfes 12 durch den oberen Rand des Übergangsbereichs gebildet. In den Figuren 5A bis 5E sind mögliche Befestigungen und Anordnungen von Ausgleichskanal-Rohren in dem Hohlraum dargestellt. In den Figuren 5A bis 5E wurde darauf verzichtet das Kühlmittel darzustellen. In FIG. 4A, the area 12 of the valve head is shown above the transition area. In FIG. 4B, the area of the valve head 12 is formed by the upper edge of the transition area. In FIGS. 5A to 5E, possible fastenings and arrangements of equalizing duct tubes in the cavity are shown. The coolant was not shown in FIGS. 5A to 5E.
Figur 5A zeigt das Rohr 40, das den Ausgleichskanal 16 bildet in einer beidseitig FIG. 5A shows the pipe 40 which forms the compensation channel 16 in one on both sides
abgeschrägten Form. Die Abschrägungen des Rohrs 40 ermöglicht es auf einfache Weise das Schaftende 44 bzw. das Kopfende 46 des Rohrs 40 offenzuhalten. In dieser Form kann beispielsweise das Kopfende 46 des Rohrs 40 mit dem Ventilboden 20 verschweißt werden. Das Rohr kann auch auf andere Weise im Schaft befestigt werden. Das Rohr kann auch nur gegen ein Ende des Hohlraums 10 anliegen. Es können auch nicht dargestellte beveled shape. The bevels of the tube 40 allow the shaft end 44 or the head end 46 of the tube 40 to be kept open in a simple manner. In this form, for example, the head end 46 of the tube 40 can be welded to the valve base 20. The tube can also be attached to the shaft in other ways. The tube can also rest against one end of the cavity 10. It can also not be shown
Führungselemente eingesetzt werden. Durch die Abschrägung wird sichergestellt, dass die Schaftende und das Kopfende des Rohrs auch dann noch freibleiben, wenn sich die Guide elements are used. The bevel ensures that the shaft end and the head end of the tube remain free even if the
Befestigung des Rohrs 40 lösen sollte und das Rohr frei in dem Hohlraum liegt. Fixing of the tube 40 should loosen and the tube is exposed in the cavity.
In der Figur 5B ist das Rohr durch keglige Strukturen des Hohlraums in dem Schaftende und dem Ventilboden 20 reib- und formschlüssig befestigt, hier sind noch Querbohrungen notwendig, die einen Fluid-Ein- bzw. -Austritt in das Rohr 40 sicherstellen. Die obere keglige Struktur kann durch einen Bohrkegel bzw. die Hauptschneiden eines In FIG. 5B, the tube is frictionally and positively fastened by conical structures of the cavity in the shaft end and the valve base 20; here, transverse bores are still necessary to ensure fluid entry and exit into the tube 40. The upper conical structure can be through a drill cone or the main cutting edge of a
Wendelnutenbohrers erzeugt werden, der das Schaftende 26 vor dem Verschweißen bearbeitet. Die keglige Struktur am Ventilboden 20 kann beim Umformen des Vorformlings erzeugt werden. Das Rohr wird in den Radialrichtungen durch Formschluss und in Groove drill produced, which machined the shank end 26 before welding. The conical structure on the valve base 20 can be produced when the preform is reshaped. The pipe is in the radial directions by form fit and in
Umfangsrichtung durch Reibschluss gehalten. Durch die Form ist es auch möglich das Rohr 40 am Schaft 8 und oder am Ventilboden 20 durch Reibschweißen zu befestigen, Circumferential direction held by frictional engagement. Due to the shape it is also possible to fasten the tube 40 to the shaft 8 and / or to the valve base 20 by friction welding,
beispielsweise zusammen mit dem Reibschweißen des Ventilschaftendes 26 auf den for example, together with the friction welding of the valve stem end 26 on the
Ventilschaft. Valve stem.
In Figur 5B endet das Ausgleichskanal 16 bzw. das Rohr vor die Übergangsbereich 18 im Ventilkopf 8 nahe an einem Ventilboden 20. In FIG. 5B, the equalizing channel 16 or the pipe ends in front of the transition area 18 in the valve head 8 close to a valve base 20.
Figuren 5C und 5D stellen Ausführungen dar, bei denen die Rohre 40 an ihren Enden geschlitzt sind. In der Ausführung der 5C ist das Rohr 40 direkt an der Wand des Hohlraums 10 angeordnet. Das Rohr ist unten am Ventilboden 20 durch schweißen befestigt und kann oben in einer formschlüssigen Befestigung eingesteckt sein. Durch den Formschluss kann sich das Rohr 40 in Längsrichtung ausdehnen und zusammen ziehen. Das Rohr 40 verringert eine in Umfangsrichtung gleichmäßige Verteilung des Kühlmittels, was jedoch aufgrund der geringen Abmessungen des Rohrs nicht oder nur gering auswirkt. Diese Ausführung ist darauf gerichtet den Erfindungsgemäßen Effekt durch eine Kapillarwirkung des Kühlmittels weiter zu verstärken. Flüssiges Natrium weist wie Quecksilber und Stahl eine relativ hohe Oberflächenspannung auf. Durch die hohe Oberflächenspannung wird eine Figures 5C and 5D illustrate embodiments in which the tubes 40 are slotted at their ends. In the embodiment of FIG. 5C, the tube 40 is arranged directly on the wall of the cavity 10. The tube is attached to the bottom of the valve base 20 by welding and can be inserted into a form-fitting attachment at the top. As a result of the form fit, the tube 40 can expand and contract in the longitudinal direction. The tube 40 reduces a uniform distribution of the coolant in the circumferential direction, but this has little or no effect due to the small dimensions of the tube. This embodiment is aimed at further intensifying the effect according to the invention through a capillary action of the coolant. Liquid sodium, like mercury and steel, has a relatively high surface tension. The high surface tension creates a
Kapillardepression erwartet. Es wird sich also unter Betriebsbedingungen im Verglich zu der Figur 2 und 3A bis 3E eine kleinere Flüssigkeitssäule in dem Rohr 40 bilden, wodurch der erfinderische Effekt weiter verstärkt wird. Durch die Anordnung des Rohrs 40 am Rand des Hohlraums wird der Kappillareffekt im Hohlraum weiter verringert. Der Kapillareffekt ist proportional zu der Inversen des Durchmessers. Durch die Anordnung des Rohrs 40 exzentrisch am Rand des Hohlraums 10 wird dort der Kapillareffekt weiter verringert, und die Funktion des Ausgleichskanals 16 bzw. des Rohrs weiter verbessert. Capillary depression expected. Thus, under operating conditions, a smaller column of liquid will form in the tube 40 in comparison with FIGS. 2 and 3A to 3E, whereby the inventive effect is further intensified. By arranging the tube 40 at the edge of the cavity, the capillary effect in the cavity is further reduced. The capillary effect is proportional to the inverse of the diameter. By arranging the tube 40 eccentrically at the edge of the cavity 10, the capillary effect is further reduced there, and the function of the compensation channel 16 or the pipe is further improved.
Figur 5D stellt eine Ausführung dar bei der das Rohr 40 nur leicht exzentrisch angeordnet ist, um eine ungleichmäßige Erwärmung des Schafts zu verringern und gleichzeitig den FIG. 5D shows an embodiment in which the tube 40 is arranged only slightly eccentrically in order to reduce uneven heating of the shaft and at the same time the
Kapillareffekt in dem Hohlraum außerhalb des Rohrs 40 zu verringern. Hier kann die Reduce capillary effect in the cavity outside the tube 40. Here can the
Shaker-Kühlung deutlich verbessert werden, auch wenn insgesamt nicht Shaker cooling can be improved significantly, even if not overall
rotationssymmetrisches Ventil verwendet wird. Durch den geringen Abstand zwischen dem Rohr 40 und der Innenwand des Hohlraums auf der linken Seite kann das Kühlmittel noch durch die gesamte Innenfläche des Schafts gekühlt werden, wodurch eine Verbiegung des Schafts durch thermische Expansion vermieden werden kann. rotationally symmetrical valve is used. Due to the small distance between the tube 40 and the inner wall of the cavity on the left-hand side, the coolant can still be cooled through the entire inner surface of the shaft, as a result of which bending of the shaft due to thermal expansion can be avoided.
In der Figur 5E ist ein Rohr dargestellt, das an einem unteren, dem Ventilboden 20 zugewandten Kopfende 46 mit einem Winkel bzw. einer Biegung versehen ist. Durch die Biegung kann eine größere Fläche zur Verbindung mit dem Ventilboden 20 bereitgestellt werden. Das obere Schaffende 44 des Rohrs 40 ist mit einer Abschrägung versehen. DasFIG. 5E shows a tube which is provided with an angle or a bend on a lower head end 46 facing the valve base 20. As a result of the bend, a larger area can be provided for connection to the valve base 20. The upper shaft end 44 of the tube 40 is provided with a bevel. The
Rohr ist zudem mit Zentrierelementen 42 versehen, die das Rohr mittig oder leicht versetzt in dem Hohlraum des Ventils halten können. In der Ausführung der Figur 5E kann das Rohr 40 einfach nur vo, Schaftende aus in den Hohlraum eingesteckt sein, und durch Reibschluss in dem Hohlraum 10 fixiert werden. The pipe is also provided with centering elements 42 which can hold the pipe in the middle or slightly offset in the cavity of the valve. In the embodiment of FIG. 5E, the tube 40 can simply be inserted into the cavity from the shaft end and fixed in the cavity 10 by frictional engagement.
In der Figur 5F ist das Ventil von Figur 5B dargestellt, das zusätzlich mit einem Kühlmittel gefüllt ist. Vor dem Anschweißen des Schaftendes wird das Natrium zusammen mit dem Rohr 40 das den Ausgleichskanal bildet in den Hohlraum 10 eingesetzt. Da das Natrium bei Raumtemperatur in einem festen Zustand vorliegt, kann dieses auch ohne weiteres in den Hohlraum in Form von Natriumsand eingebracht werden, bevor oder nachdem das Rohr des Ausgleichskanals eingesetzt wird. Es ist jedoch ebenfalls möglich, das Rohr das den In FIG. 5F, the valve from FIG. 5B is shown, which is additionally filled with a coolant. Before the end of the shaft is welded on, the sodium is inserted into the cavity 10 together with the tube 40 which forms the compensation channel. Since the sodium is in a solid state at room temperature, it can easily be introduced into the cavity in the form of sodium sand before or after the pipe of the equalization duct is inserted. However, it is also possible to use the pipe
Ausgleichskanal bildet, in das Natrium welches die Kühlmittelfüllung bilden soll Compensating channel forms into which sodium is to form the coolant filling
einzugießen und das Rohr 40 zusammen mit dem Natrium 24 in den Schaft einzustecken. Dies hätte zudem den Vorteil, dass das Rohr durch das feste Natrium in dem Hohlraum zentriert werden kann, sodass sichergestellt ist, dass das Rohr mit den entsprechenden F ührungs-Halteelementen in dem Hohlraum ausgerichtet ist. Sobald sich das Ventil im Betrieb das erste Mal erwärmt schmilzt das Natrium und das Rohr kann weiter durch pour in and insert the tube 40 together with the sodium 24 into the shaft. This would also have the advantage that the tube can be centered in the cavity by the solid sodium, so that it is ensured that the tube is aligned with the corresponding guide retaining elements in the cavity. As soon as the valve warms up for the first time during operation, the sodium melts and the pipe can continue through
Formschluss in dem Ventil gehalten werden. Es ist jedoch ebenfalls möglich, das Ventil vor dem Verschließen mit dem Natrium teilweise aufzufüllen, und dann den teilweise gefüllten Kopf oder den teilweise gefüllten Schaft soweit auszubohren, dass das Rohr, welches als Ausgleichskanal dienen soll, in die Bohrung in dem Natrium eingesteckt werden kann. Form fit are kept in the valve. However, it is also possible to partially fill the valve with the sodium before closing, and then to drill out the partially filled head or the partially filled shaft so that the tube, which is to serve as a compensation channel, can be inserted into the bore in the sodium .
Schließlich besteht natürlich auch die Möglichkeit, das Natrium in einem Schleudergussverfahren hauptsächlich im Hohlraum des Ventilkopfes einzugießen und dort erstarren zu lassen. Danach kann dann das Rohr, welches den Ausgleichskanal bildet in den Schaft eingesteckt werden und entweder am Schaftende 26 oder innen am Ventilboden 20 verschweißt werden. Das Ventil kann dann durch herkömmliche S chweißverfahren wie beispeilsweise Reibschweißen an einer der Schweißnaht 28 zwischen dem Ventilschaft 6 und dem Ventilschaftende 26 verschlossen werden. Finally, of course, there is also the option of combining the sodium in one Centrifugal casting process is mainly poured into the cavity of the valve head and allowed to solidify there. Then the tube which forms the compensation channel can then be inserted into the shaft and welded either at the shaft end 26 or on the inside of the valve base 20. The valve can then be closed by conventional welding methods such as friction welding, for example, on one of the weld seams 28 between the valve stem 6 and the valve stem end 26.
In der Figur 5G ist ein Ventil dargestellt bei dem der Ventilkopf 8 und der Ventilschaft 6 mit Ausnahme des Ventilschaftendes 26 einstückig ausgeführt sind. Dieser Ventilkörper wurde aus einem napfförmigem Halbzeug durch Tiefziechen und Verjüngen hergestellt und gestattet durch mehrere Umformschritte einen großen Hohlraum in einem Ventilkopf zu erzeugen, ohne dass dafür ein Fräsen und Verschließen des Ventilkopfes notwendig ist. Hierfür wird ausgehend von einem becherförmigem Vorformling durch Press- und In FIG. 5G, a valve is shown in which the valve head 8 and the valve stem 6, with the exception of the valve stem end 26, are made in one piece. This valve body was produced from a cup-shaped semi-finished product by deep drawing and tapering and allows a large cavity to be created in a valve head through several forming steps without the need for milling and closing the valve head. For this purpose, starting from a cup-shaped preform by pressing and
F 1 ießpress verfahren ein Ventilkopf und ein Hohlraum mit einem großen Durchmesser geformt. In folgenden Schritten wird ein oberer Teil des Napfförmigen Formlings durch Verjüngen beispielsweise durch Reck-, Quer-, Rundquerwalzen, Flachbackenquerwalzen, Hämmern oder Ziehen (jeweils mit oder ohne Kern) soweit im Durchmesser verringert und dabei verlängert, dass in mehreren Schritten ein Schaft entsteht. Durch die Verjüngung nimmt auch die Länge des Schafts zu, während der Hohlraum durch Verwendung eines Kerns oder Doms erhalten bleibt. In den so geformten Hohlraum des einstückigen F 1 extrusion process a valve head and a cavity formed with a large diameter. In the following steps, an upper part of the cup-shaped molding is reduced in diameter by tapering, for example by stretching, transverse, round transverse rolling, flat-jaw transverse rolling, hammering or pulling (each with or without a core) and lengthened so that a shaft is created in several steps. The taper also increases the length of the shaft while maintaining the cavity by using a core or mandrel. In the so formed cavity of the one-piece
Ventilkörpers wurde vom noch offenen Schaffende das Rohr 40 das den Ausgleichskanal bildet und Natrium (nicht dargestellt) eingebracht. In einem letzten Schritt wurde der Schaft durch„Voll-auf-Rohr“-Reibschweißen mit einem Ventilschaftende verschlossen. Sollte es sich heraussteilen, dass die Reibschweißnaht am Schaffende in irgendeiner Weise The valve body, the pipe 40 that forms the compensation channel and sodium (not shown) was introduced by the still open worker. In a final step, the stem was sealed with a valve stem end by "full-on-pipe" friction welding. It should turn out that the friction weld is creating in some way
problematisch ist, kann das Schaffende des Formlings weniger stark verjüngt werden, und durch einen abschließendes Umformverfahren geschlossen werden. Hier kann das is problematic, the creator of the molding can be tapered less sharply, and can be closed by a final forming process. Here can
Schaffende einfach durch Walzen so in Radialrichtung zusammengepresst werden, dass der Hohlraum verschlossen wird. In der Figur 6A ist ein Rohr dargestellt, das an einem unteren, dem Ventilboden 20 zugewandten Kopfende 46 mit einem Winkel bzw. einer Biegung versehen ist. Durch die Biegung kann eine größere Fläche zur Verbindung mit dem Ventilboden 20 bereitgestellt werden. Das obere Schaffende 44 des Rohrs 40 ist mit einer Abschrägung versehen. Das Rohr ist zudem mit Zentrierelementen 42 versehen, die das Rohr mittig oder leicht versetzt in dem Hohlraum des Ventils halten können. In der Ausführung der Figur 5E kann das Rohr 40 einfach nur von unten in den Hohlraum eingesteckt sein, und durch Reibschluss in dem Hohlraum 10 fixiert werden. In der Figur 6A ist ein Ventil dargestellt, dessen Ventilkörper aus vier Teilen Creators are simply pressed together by rolling in the radial direction so that the cavity is closed. FIG. 6A shows a pipe which is provided with an angle or a bend at a lower head end 46 facing the valve base 20. As a result of the bend, a larger area can be provided for connection to the valve base 20. The upper shaft end 44 of the tube 40 is provided with a bevel. The tube is also provided with centering elements 42 which can hold the tube in the center or slightly offset in the cavity of the valve. In the embodiment of FIG. 5E, the tube 40 can simply be inserted into the cavity from below and fixed in the cavity 10 by frictional engagement. In the figure 6A a valve is shown, the valve body of four parts
zusammengesetzt ist. Der Ventilkopf umfasst einen Ventildeckel 20 der unten in den is composed. The valve head comprises a valve cover 20 of the bottom in the
Ventilboden eingesetzt ist und durch eine Schweißnaht 28 befestigt ist. Der Ventilkopf 8 ist mit dem Ventilschaft 6 durch eine Schweißverbindung 28 verbunden. Der Ventilschaft 6 ist ebenfalls durch eine S chweißverbindung 28 mit einem Ventilende 26 verbunden. Das vorliegende Ventil kann dabei in einer gewünschten oder vorteilhaften Weise Valve bottom is inserted and is fastened by a weld 28. The valve head 8 is connected to the valve stem 6 by a welded connection 28. The valve stem 6 is also connected to a valve end 26 by a welded connection 28. The present valve can be used in a desired or advantageous manner
zusammengesetzt werden, indem der Ventildeckel 20 mit dem Ventilboden verbunden wird, dann der Ventilschaft 6 durch Schweißen mit dem Ventilkopf 8 verbunden wird, und schließlich das Ventilende 26 mit dem Ventilschaft 6 verschweißt wird. Es sind jedoch auch andere Reihenfolgen der Schweißverbindungen möglich. Bevorzugt wird jedoch zuerst der Ventilboden in den Ventilkopf eingesetzt, und dann der Schaft mit dem Ventilschaftende oder dem Ventilkopf verschweißt. Vorzugsweise wird vor dem Anbringen der letzten be assembled in that the valve cover 20 is connected to the valve base, then the valve stem 6 is connected to the valve head 8 by welding, and finally the valve end 26 is welded to the valve stem 6. However, other sequences of the welded connections are also possible. Preferably, however, the valve base is first inserted into the valve head, and then the stem is welded to the valve stem end or the valve head. Preferably before attaching the last one
Schweißung das Natrium 24 zusammen mit dem Rohr 40 das den Ausgleichskanal bildet in den Hohlraum eingesetzt. Weld the sodium 24 together with the tube 40 that forms the compensation channel inserted into the cavity.
Die Ausführung der Figur 6B entspricht der Figur 5G und ist dahingehend abgewandelt, dass die Schweißnaht zwischen dem Ventilkopf und dem Ventilschaft entfällt, sondern am The embodiment in FIG. 6B corresponds to FIG. 5G and has been modified to the effect that the weld seam between the valve head and the valve stem is omitted, but rather on the
Ventilboden angeordnet ist. Hier wird dann zuerst der Hohlraum 10 im Kopf 8 durch Fräsen herausgearbeitet, dann der Schaft 6 in Längsrichtung ausgebohrt. Nachfolgend ist es möglich den Ausgleichskanal bzw. das Rohr das den Ausgleichskanal bildet und Natrium als Valve bottom is arranged. Here, the cavity 10 in the head 8 is first worked out by milling, then the shaft 6 is drilled out in the longitudinal direction. Subsequently it is possible to use the compensation channel or the pipe that forms the compensation channel and sodium as
Kühlmittel von dem noch offenen Ventilkopf in den Hohlraum einzubringen. Der Hohlraum eines solchen Ventilrohlings kann dann durch einen Ventildeckel 20 der durch eine„Top of Head“ Verschweißung am Ventilboden angebracht wird, unten geschlossen werden. Bring coolant from the valve head still open into the cavity. The cavity of such a valve blank can then be closed at the bottom by a valve cover 20 which is attached to the valve base by a “top of head” weld.
Es ist ebenfalls vorgesehen alle einzelnen Merkmale der Figuren zu weiteren AusfUhrungsformen zu kombinieren, so können beispielsweise verschiedene Befestigungsarten des Rohrs 40 in dem Hohlraum 10 kombiniert werden. Es ist ebenfalls möglich verschiedene Endformen von Schaffenden des Rohrs und Kopfenden des Rohrs zu kombinieren oder auszutauschen. Es ist zudem vorgesehen Kombinationen von verschiedenen Elementen und Komponenten die jeweils nur in einzelnen Ausführungen dargestellt sind als offenbart zu betrachten. Es ist beispielsweise vorgesehen die Schaft formen der Figur 6A und 6B ebenfalls mit einer der Ausführungen der Ausgleichskanäle der Figuren 4A bis 5G zu kombinieren. Es ist ebenfalls vorgesehen die Schaft formen der Figur 6A mit weniger beispielsweise nur zwei Schweißnähten oder nur einer Schweißnaht auszuführen. Es ist ebenfalls vorgesehen die Schweißnaht an einer völlig anderen Stelle anzubringen. Bezugszeichenliste It is also provided to combine all the individual features of the figures to form further embodiments, for example different types of fastening of the tube 40 in the cavity 10 can be combined. It is also possible to combine or interchange different end shapes of the ends of the pipe and head ends of the pipe. Combinations of different elements and components, each of which are only shown in individual versions, are also to be regarded as disclosed. It is provided, for example, to combine the shaft shapes of FIGS. 6A and 6B also with one of the designs of the compensation channels of FIGS. 4A to 5G. It is also provided that the shaft shapes of FIG. 6A are designed with fewer, for example, only two weld seams or only one weld seam. It is also planned to apply the weld at a completely different location. List of reference symbols
2 Innengekühltes Ventil 2 internally cooled valve
4 Ventilkörper 4 valve bodies
6 Ventilschaft 6 valve stem
8 Ventilkopf 8 valve head
10 Hohlraum 10 cavity
12 Bereich des Ventilkopfes 12 Area of the valve head
14 Bereich des Ventil schafts 14 Area of the valve stem
16 Ausgleichskanal 16 compensation channel
18 Übergangsbereich des Durchmessers im Hohlraum 18 Transition area of the diameter in the cavity
20 Ventilboden 20 valve bottom
22 herkömmliches innengekühltes Ventil 22 conventional internally cooled valve
24 Kühlmittel 24 coolant
26 Ventilschaftende 26 valve stem end
28 Schweiß-/Reibschweißnähte 28 welds / friction welds
40 Rohr das den Ausgleichskanal bildet 40 tube that forms the compensation channel
42 Zentrierelemente 42 centering elements
44 Schaftende des Rohrs / Ausgleichskanals 44 Shaft end of the tube / compensation channel
46 Kopfende des Rohrs / Ausgleichskanals 46 Head end of the pipe / compensation duct
A Axialrichtung A axial direction
d Durchmesser des Hohlraums im Bereich des Ventilschaftsd Diameter of the cavity in the area of the valve stem
D Durchmesser des Hohlraums im Bereich des Ventilkopfes hH Fluidsäule des Kühlmittels im Hohlraum D diameter of the cavity in the area of the valve head hH fluid column of the coolant in the cavity
hA Fluidsäule des Kühlmittels im Ausgleichskanal hl/2 Hälfte des Übergangsbereichs hA fluid column of the coolant in the equalization channel hl / 2 half of the transition area
hl/3 Drittel des Übergangsbereichs hl / 3 thirds of the transition area
R Radialrichtung R radial direction

Claims

Ansprüche Expectations
1. Innengekühltes Ventil (2), umfassend: 1. Internally cooled valve (2) comprising:
einen Ventilkörper (4) mit einem Ventilschaft (6) und einem Ventilkopf (8), wobei sich in dem Ventilkörper (4) ein Hohlraum (10) von dem Ventilschaft (6) bis in den Ventilkopf (8) erstreckt, wobei der Hohlraum (10) im Bereich des Ventilkopfes (12) einen größeren Durchmesser (D) aufweist als in einem Bereich des Ventilschafts (14), dadurch gekennzeichnet, dass a valve body (4) with a valve stem (6) and a valve head (8), wherein in the valve body (4) a cavity (10) extends from the valve stem (6) into the valve head (8), the cavity ( 10) has a larger diameter (D) in the area of the valve head (12) than in an area of the valve stem (14), characterized in that
ein Ausgleichskanal (16) in dem Ventil (2) angeordnet ist, der sich zwischen einem Bereich des Ventilschafts (14) des Hohlraums bis in einen Bereich des Ventilkopfs (14) des Hohlraums (10) erstreckt. a compensation channel (16) is arranged in the valve (2) which extends between a region of the valve stem (14) of the cavity and into a region of the valve head (14) of the cavity (10).
2. Innengekühltes Ventil nach Anspruch 1, wobei der Hohlraum (10) einen 2. Internally cooled valve according to claim 1, wherein the cavity (10) has a
Übergangsbereich (18) umfasst, in dem sich der Durchmesser des Hohlraums (10) verändert, und wobei der Ausgleichskanal (16) in einer Hälfte (Hl/2) des Transition area (18) comprises, in which the diameter of the cavity (10) changes, and wherein the compensation channel (16) in one half (Hl / 2) of the
Übergangsbereichs (18) im Ventilkopf (8) endet, die weiter an einem Ventilboden (20) liegt. Transition area (18) ends in the valve head (8), which further lies on a valve base (20).
3. Innengekühltes Ventil nach Anspruch 2, wobei der Hohlraum (10) einen 3. internally cooled valve according to claim 2, wherein the cavity (10) a
Übergangsbereich (18) umfasst, in dem sich der Durchmesser des Hohlraums (10) verändert, und wobei der Ausgleichskanal (16) in einem Drittel des Transition area (18) comprises, in which the diameter of the cavity (10) changes, and wherein the compensation channel (16) in a third of the
Übergangsberei chs (18) im Ventilkopf (8) endet, das weiter an einem Ventilboden (20) liegt. Transition area (18) ends in the valve head (8), which is further on a valve base (20).
Innengekühltes Ventil nach Anspruch 1, wobei der Hohlraum (10) einen The internally cooled valve of claim 1, wherein the cavity (10) is a
Übergangsbereich (18) umfasst, in dem sich der Durchmesser des Hohlraums (10) verändert, wobei der Ausgleichskanal (16) vor diesem Übergangsbereich (18) im Ventilkopf (8) nahe an einem Ventilboden (20) endet. 5 Innengekühltes Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgleichskanal (16) parallel zu einer Axialrichtung (A) des Ventilkörpers (4) verläuft Transition area (18), in which the diameter of the cavity (10) changes, the compensation channel (16) ending in front of this transition area (18) in the valve head (8) close to a valve base (20). 5 Internally cooled valve according to one of claims 1 to 4, characterized in that the compensation channel (16) runs parallel to an axial direction (A) of the valve body (4)
6 Innengekühltes Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgleichskanal (16) rohrförmig ist. 6 Internally cooled valve according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the compensating duct (16) is tubular.
7. Innengekühltes Ventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgleichskanal (16) durch ein Rohr (40) gebildet ist. 7. Internally cooled valve according to claim 6, characterized in that the Compensating channel (16) is formed by a tube (40).
8. Innengekühltes Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch 8. Internally cooled valve according to one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass der Hohlraum (10) im Wesentlichen rotationssymmetrisch ist. characterized in that the cavity (10) is essentially rotationally symmetrical.
9. Innengekühltes Ventil nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (40) im Wesentlichen koaxial zu dem Hohlraum (10) bzw. zu dem Ventilschaft (6) verläuft. 9. Internally cooled valve according to claim 7 or 8, characterized in that the tube (40) runs essentially coaxially to the cavity (10) or to the valve stem (6).
10. Innengekühltes Ventil nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (40) im Wesentlichen am Rand des Hohlraums (10) verläuft. 10. Internally cooled valve according to claim 7 or 8, characterized in that the tube (40) runs essentially on the edge of the cavity (10).
1 1. Innengekühltes Ventil nach Anspruch 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (40) an mindestens einem Ende abgeschrägt ist. 1 1. Internally cooled valve according to claim 7 to 10, characterized in that the tube (40) is beveled at at least one end.
12. Innengekühltes Ventil nach Anspruch 7 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (40) an mindestens einem Ende einen Winkel aufweist. 12. Internally cooled valve according to claim 7 to 1 1, characterized in that the tube (40) has an angle at at least one end.
13. Innengekühltes Ventil nach Anspruch 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (40) an mindestens einem Ende mit einer Innenseite des Hohlraums (10) verschweißt ist. 13. Internally cooled valve according to claim 7 to 12, characterized in that the tube (40) is welded at at least one end to an inner side of the cavity (10).
14. Innengekühltes Ventil nach Anspruch 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (40) an mindestens einem Ende mit einer Innenseite des Hohlraums (10) verklemmt ist. 14. Internally cooled valve according to claim 7 to 13, characterized in that the tube (40) is clamped at at least one end to an inside of the cavity (10).
15. Innengekühltes Ventil nach Anspruch 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (40) an mindestens einem Ende mit einer Innenseite des Hohlraums (10) durch Formschluss gehalten wird. 15. Internally cooled valve according to claim 7 to 14, characterized in that the tube (40) is held at least at one end with an inside of the cavity (10) by a form fit.
16. Innengekühltes Ventil nach Anspruch 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das an dem Rohr (40) Zentrierelemente (42) angeordnet sind, die das Rohr (40) koaxial zu dem Hohlraum (10) halten. 16. Internally cooled valve according to claim 7 to 15, characterized in that the centering elements (42) are arranged on the tube (40), which hold the tube (40) coaxially to the cavity (10).
17. Innengekühltes Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilschaft (6) und der Ventilkopf (8) einstückig ausgefuhrt sind. 17. Internally cooled valve according to one of claims 1 to 16, characterized in that the valve stem (6) and the valve head (8) are made in one piece.
18. Innengekühltes Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilschaft (6), der Ventilkopf (8) mit dem Ventilboden einstückig aus einem Stück Metall umgeformt wurde, wobei der Hohlraum (10) durch ein 18. Internally cooled valve according to one of claims 1 to 17, characterized in that the valve stem (6), the valve head (8) with the valve base was formed in one piece from a piece of metal, wherein the cavity (10) through a
Ventilschaftende (26) verschlossen ist, das durch Schweißen mit dem Ventilschaft (6) verbunden ist. Valve stem end (26) is closed, which is connected by welding to the valve stem (6).
19. V erbrennungsmotor mit einem innengekühlten Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 18. 19. V combustion engine with an internally cooled valve according to one of the preceding claims 1 to 18.
EP19812758.1A 2019-02-25 2019-11-27 Internally cooled valve having a coolant conducting system Active EP3870814B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019104659.9A DE102019104659A1 (en) 2019-02-25 2019-02-25 Internally cooled valve with coolant control system
PCT/EP2019/082687 WO2020173587A1 (en) 2019-02-25 2019-11-27 Internally cooled valve having a coolant conducting system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP3870814A1 true EP3870814A1 (en) 2021-09-01
EP3870814B1 EP3870814B1 (en) 2022-10-05

Family

ID=68731986

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP19812758.1A Active EP3870814B1 (en) 2019-02-25 2019-11-27 Internally cooled valve having a coolant conducting system

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP3870814B1 (en)
DE (1) DE102019104659A1 (en)
WO (1) WO2020173587A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112719201B (en) * 2020-12-02 2022-09-23 浙江欧伦泰防火设备有限公司 Valve forging and pressing process

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR405100A (en) * 1909-02-23 1909-12-18 Theodore Julius Koven Cooling system for combustion engine exhaust valves
US1846800A (en) * 1930-03-28 1932-02-23 Masterbilt Motor Company Internal air cooled exhaust valve
FR1418078A (en) * 1964-07-31 1965-11-19 Semt Machine cooled valve or the like and its various applications
DE2240572A1 (en) * 1972-08-18 1974-02-28 Maschf Augsburg Nuernberg Ag VALVE FILLED WITH THERMAL FLUID
DE2251755A1 (en) * 1972-10-21 1974-05-02 Porsche Ag DEVICE FOR COOLING A VALVE FOR COMBUSTION MACHINERY
DE2313339A1 (en) * 1973-03-17 1974-09-19 Maschf Augsburg Nuernberg Ag VALVE, IN PARTICULAR EXHAUST VALVE FOR COMBUSTION ENGINE
CH571154A5 (en) * 1973-10-31 1975-12-31 Sulzer Ag
DE3223920A1 (en) * 1982-06-26 1983-12-29 Gesenkschmiede Schneider Gmbh, 7080 Aalen Hollow-forged cooled valve for internal-combustion engines
DE4313591A1 (en) * 1993-04-26 1994-10-27 Bongers Hermann Internal combustion engine with integral piston cooling
DE102010051871A1 (en) * 2010-11-22 2012-05-24 Märkisches Werk GmbH Method for manufacturing valves for gas exchange, involves forming valve head and valve stem as hollow section, particularly for internal combustion engines
WO2018153428A1 (en) * 2017-02-21 2018-08-30 Federal-Mogul Valvetrain Gmbh Internally cooled poppet valve for internal combustion engine

Also Published As

Publication number Publication date
WO2020173587A1 (en) 2020-09-03
DE102019104659A1 (en) 2020-08-27
EP3870814B1 (en) 2022-10-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3368232B1 (en) Method and device for the production of an internally cooled valve for internal combustion engines
DE60129153T2 (en) CONNECTING CONSTRUCTION AND METHOD FOR PRODUCING A CONNECTION STRUCTURE
DE102010006670B4 (en) Hot rivet connection and process for their production
DE102006035927A1 (en) Tool pin for a tool mold and method for producing such a tool pin
EP2328738B1 (en) Temperature-controlled stretch rod
EP3481700B1 (en) Toothed rack and method for producing a toothed rack for a steering gear of a motor vehicle
DE60207431T2 (en) BEARING ARRANGEMENT AND METHOD FOR MANUFACTURING A BEARING ARRANGEMENT
EP0328007B1 (en) Assembled gear axle
EP3013601B1 (en) Wrap
DE3736516A1 (en) Fork for universal joints
DE102011007285A1 (en) Piston for internal combustion engine, comprises piston upper portion and piston lower portion, annular cooling duct for cooling piston, during operation of internal combustion engine, and inlet opening arranged at piston lower portion
EP3734122A1 (en) Locking unit and method
WO2003048597A1 (en) Hollow shaft
DE102017208324A1 (en) Heat exchanger
EP3781346B1 (en) Internally cooled valve having a valve bottom, and method for the production thereof
DE102012223235A1 (en) Planetary gear assembly, has axial bar segments turned with each other with respect to alignment of bolt carrying walls and welded with each other by forming weld seam segments between axial bar segments
DE4102371A1 (en) SEALING SLEEVE
EP3870814B1 (en) Internally cooled valve having a coolant conducting system
EP3481701B1 (en) Rack and a method for producing a rack for a steering gear of a motor vehicle
DE102006013651B4 (en) Tool unit and method for axially displacing a tool head
DE102009013629B4 (en) Method for producing a pot-shaped pressure vessel and such a pressure vessel
DE102016101664B4 (en) axial valve
DE102009041446A1 (en) electromagnet
EP3481702B1 (en) Rack and method for producing a rack for a steering gear of a motor vehicle
EP3481698B1 (en) Gear rack and method for producing a gear rack for a steering gear of a motor vehicle

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20210527

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)
GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: GRANT OF PATENT IS INTENDED

INTG Intention to grant announced

Effective date: 20220701

GRAS Grant fee paid

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR3

GRAA (expected) grant

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE PATENT HAS BEEN GRANTED

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: B1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

REG Reference to a national code

Ref country code: GB

Ref legal event code: FG4D

Free format text: NOT ENGLISH

REG Reference to a national code

Ref country code: CH

Ref legal event code: EP

REG Reference to a national code

Ref country code: AT

Ref legal event code: REF

Ref document number: 1522876

Country of ref document: AT

Kind code of ref document: T

Effective date: 20221015

REG Reference to a national code

Ref country code: IE

Ref legal event code: FG4D

Free format text: LANGUAGE OF EP DOCUMENT: GERMAN

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R096

Ref document number: 502019005856

Country of ref document: DE

REG Reference to a national code

Ref country code: LT

Ref legal event code: MG9D

REG Reference to a national code

Ref country code: NL

Ref legal event code: MP

Effective date: 20221005

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: NL

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20221005

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: SE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20221005

Ref country code: PT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20230206

Ref country code: NO

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20230105

Ref country code: LT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20221005

Ref country code: FI

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20221005

Ref country code: ES

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20221005

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: RS

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20221005

Ref country code: PL

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20221005

Ref country code: LV

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20221005

Ref country code: IS

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20230205

Ref country code: HR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20221005

Ref country code: GR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20230106

REG Reference to a national code

Ref country code: CH

Ref legal event code: PL

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R097

Ref document number: 502019005856

Country of ref document: DE

P01 Opt-out of the competence of the unified patent court (upc) registered

Effective date: 20230528

REG Reference to a national code

Ref country code: BE

Ref legal event code: MM

Effective date: 20221130

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: SM

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20221005

Ref country code: RO

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20221005

Ref country code: MC

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20221005

Ref country code: LI

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20221130

Ref country code: EE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20221005

Ref country code: DK

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20221005

Ref country code: CZ

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20221005

Ref country code: CH

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20221130

PLBE No opposition filed within time limit

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: SK

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20221005

Ref country code: LU

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20221127

Ref country code: AL

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20221005

26N No opposition filed

Effective date: 20230706

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: IE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20221127

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: SI

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20221005

Ref country code: FR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20221205

Ref country code: BE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20221130

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Payment date: 20231019

Year of fee payment: 5

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: CY

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20221005

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: MK

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20221005

Ref country code: IT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20221005

Ref country code: HU

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT; INVALID AB INITIO

Effective date: 20191127