LECHNER MARTIN (DE)
BEERENS CHRISTOPH (DE)
LECHNER MARTIN (DE)
DE367003C | 1923-01-15 | |||
GB577427A | 1946-05-17 | |||
US2664873A | 1954-01-05 | |||
US6173702B1 | 2001-01-16 |
1. | Beweglicher, heißen Gasen ausgesetzter Verschlußkörper eines Ventiles, insbesondere eines Gaswechselventils eines Verbrennungsmotors, mit einem an einen Ventilsitzring anleg baren Dichtungsbereich, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein den heißen Gasen am stärksten ausgesetz ter Oberflächenbereich des Verschlußkörpers bis zumindest direkt an den Dichtungsbereich dieses Verschlußkörpers aus jeweils wenigstens einem ersten und zweiten Material (1 bzw. |
2. | besteht, wobei das zweite (2) das erste (1) Material nach außen wärmeleitend überdeckt und gegenüber dem ersten Mate rial (1) eine höhere Wärmeleitfähigkeit besitzt. |
3. | Verschlußkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Material (2) sich unter Ausschluß des Dich tungsbereiches, in dem der Verschlußkörper den Ventilsitz ring kontaktiert, über den Dichtungsbereich hinaus er streckt. |
4. | Verschlußkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Material (2) eine Dicke bis zu 5 mm ein nimmt. |
5. | Verschlußkörper nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Material (2) eine Dicke zwischen 0,1 und 1 mm besitzt. |
6. | Verschlußkörper nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Material (2) auf dem ersten Material (1) aufplattiert oder durch Beschichten aufgebracht ist. |
7. | Verschlußkörper nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Material (2) mit mindestens einer korrosi onsschützenden Schicht überzogen ist. |
Bei Verschlußkörpern von Gaswechselventilen eines Verbren- nungsmotors ist es bekannt, den Verschlußkörper zumindest in Teilbereichen der von den heißen Verbrennungsgasen beauf- schlagten Oberfläche aus einem innenliegenden, außen mit ei- nem Isoliermaterial versehenen Grundmaterial auszubilden.
Das Isoliermaterial kann dabei in unterschiedlicher Form aufgebracht sein.
Aus US 1,775, 488 ist es bekannt, in den Ventilteller eines gattungsgemäßen Verschlußkörpers eine den heißen Gasen zuge- wandte Partie eines eingeschmiedeten Metalls mit einer ge- genüber dem Grundkörper höheren Wärmeleitfähigkeit vorzuse- hen. Dieser eingeschmiedete Metallbereich mit erhöhter Wär- meleitfähigkeit ist dort lediglich in einem Bereich vorgese- hen, der direkt an den Ventilschaft angrenzt, während derje- nige Bereich des Ventiltellers, der bei einem geschlossenen Ventil direkt an den Ventilsitz angrenzt, aus dem Grundmate- rial mit geringerer Wärmeleitfähigkeit besteht. Der einge- schmiedete Bereich eines Metalls mit gegenüber dem Grundma- terial des Ventiltellers erhöhter Wärmeleitfähigkeit hat dort ausschließlich den Zweck, Wärme bevorzugt in den Ven- tilschaft einzuleiten, während keine bevorzugte Wärmeleitung in Richtung des äußeren mit dem Ventilsitz in Berührung kom- menden Ventiltellerrandes erfolgen soll.
Die Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, eine Ober- flächenbeschaffenheit des gattungsgemäßen Verschlußkörpers in den im besonderen Maße von heißen Gasen beaufschlagten Zonen zu schaffen, durch die eine gute Wärmeableitung aus dem Verschlußkörper erfolgen kann. Die Wärmeableitung soll insbesondere in einer Art erfolgen, durch die in Führungsbe- reichen des Verschlußkörpers, in dem dieser ölgeschmiert in Führungsmitteln gleitet, keine Ölverkokung durch einen zu heißen Verschlußkörper auftreten kann.
Gelöst wird dieses Problem durch eine Ausgestaltung eines gattungsgemäßen Verschlußkörpers nach den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs l.
Zweckmäßige und vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Lösung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die den heißen Gasen ausgesetzten Oberflächenbereiche des Verschluß- körpers nicht mit thermischem Isoliermaterial zu versehen, sondern mit einem gegenüber einem Grundmaterial des Ver- schlußkörpers höher wärmeleitenden Material, das sich insbe- sondere bis in diejenigen Bereiche erstreckt, in denen der Verschlußkörper bei geschlossenem Ventil den Ventilsitz kon- taktiert. Hierdurch soll in verstärktem Maße Wärme über den Ventilsitz abgeführt werden. Das Grundmaterial kann dagegen in erster Linie nach Festigkeitgesichtspunkten ausgelegt werden. Ferner wird durch die erfindungsgemäße Maßnahme in- nerhalb des Verschlußkörpers ein Abbau von Temperatur-und Spannungsspitzen erreicht.
Das gegenüber dem Grundmaterial des Verschlußkörpers besser wärmeleitfähige Oberflächenmaterial kann in beliebiger Weise auf dem Grundkörper angebracht werden, wie beispielsweise durch Beschichten oder Aufplattieren. Die Dicke des gut wär- meleitfähigen Oberflächenmaterials kann bis zu etwa 5 mm reichen, wobei bevorzugt Schichtdicken zwischen 0, 1 und 1 mm verwendet werden sollen.
Gegebenenfalls kann die gut wärmeleitende äußere Schicht des Verschlußkörpers auch noch mit einer dünnen Korrosions- schutzschicht versehen werden, wobei darauf zu achten ist, dass hierdurch die Wärmeleitfähigkeit in dem äußeren Ver- schlusskörperbereich nicht oder zumindest nur äußerst wenig herabgesetzt wird.
Mit Bezug auf einen Verbrennungsmotor können im Bereich des Brennraumes auch andere, an diesen direkt angrenzende Wand- bereiche, die lokal hochtemperaturbelastet sind, beispiels- weise sogenannte hotspot-Bereiche, in erfindungsgemäßer Wei- se mit einem gut wärmeleitenden Material überdeckt sein.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt.
In dieser zeigen jeweils in einem Längsschnitt Fig. 1 einen Ventilteller mit angrenzendem Ventilschaft eines Gaswechselventiles eines Verbrennungsmotors mit einem Ventilteller mit Vollmaterial im radia- len Außenbereich, Fig. 2 einen Ventilteller mit angrenzendem Ventilschaft, wobei im Gegensatz zu der Ausführung in Fig. 1 ein im radialen Außenbereich hohler Ventilteller vor- liegt.
Bei beiden Ausführungen des Ventiltellers ist jeweils in demjenigen Bereich, der den heißen Verbrennungsgasen der Brennkammer eines Verbrennungsmotors ausgesetzt ist, auf ein als Grundmaterial dienendes erstes Material 1 ein die Ober- fläche bildendes zweites Material 2 mit einer höheren Wärme- leitfähigkeit aufplattiert. Das aufplattierte zweite Materi- al 2 mit einer gegenüber dem ersten Material 1 höheren Wär- meleitfähigkeit erstreckt sich nach radial außen bis direkt an denjenigen Bereich heran, in dem der Ventilteller bei ge- schlossenem Ventil an dem ihm zugeordneten Ventilsitz an- liegt.
Gegenüber den gezeichneten beiden Ausführungsbeispielen kann das zweite Material 2 mit der höheren Wärmeleitfähigkeit über die radial außenliegenden Kanten des Ventiltellers in Richtung des Ventilschaftes hinausragen, wobei allerdings derjenige Bereich des Ventiltellers, der den Ventilsitz di- rekt kontaktiert, aus Verschleißgründen ausgespart bleiben soll.
Bei der Ausführung nach Fig. 2 kann das den Ventilschaft mit äußerem Kegel-und innerem zylindrischem Rohrbereich bilden- de Material aus zweitem Material 2 bestehen.
Um gezielt unterschiedliche Wärmeleitungen oder bestimmte, gewünschte Wärmeverteilungen an dem Verschlusskörper erzie- len zu können, kann das zweite Material Bereiche unter- schiedlicher Dicken aufweisen.
Next Patent: WATER INJECTION FOR GAS TURBINE INLET AIR