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Patent Searching and Data


Title:
LIQUID-COOLED VALVE SEAT RING
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2002/097245
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a valve seat ring, which is easy to produce (2). The cooled valve seat ring comprises a cooling channel (4) which consists of a thin sheet of steel.

Inventors:
SCHELLHASE TORSTEN (DE)
Application Number:
PCT/EP2002/004997
Publication Date:
December 05, 2002
Filing Date:
May 07, 2002
Export Citation:
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Assignee:
MAHLE VENTILTRIEB GMBH (DE)
SCHELLHASE TORSTEN (DE)
International Classes:
F01L3/20; F01L3/22; F01P3/14; (IPC1-7): F01L3/22; F01P3/14
Foreign References:
DE4328904A11994-04-14
US4941436A1990-07-17
GB668962A1952-03-26
GB844119A1960-08-10
US4147149A1979-04-03
US4522161A1985-06-11
Attorney, Agent or Firm:
Pohle, Reinhard (Patentabteilung Pragstr. 26-46, Stuttgart, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Gekühlter Ventilsitzring (2) für einen Zylinderkopf (1) eines Verbrennungsmotors mit einem Ventilsitzteil (3), dadurch gekennzeichnet, daß der gekühlte Ventilsitzring (2) einen Blechkühlka nal (4) bestehend aus dünnem Stahlblech aufweist.
2. Gekühlter Ventilsitzring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Blechkühlkanal an das Ventilsitzteil (3) ange schweißt oder mit ihm verlötet ist.
3. Gekühlter Ventilsitzring nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Blechkühlkanal (4) gasdicht mit dem Ventilsitz teil (3) verbunden ist.
4. Gekühlter Ventilsitzring nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der gekühlte Ventilsitzring (2) gießtechnisch mit dem Zylinderkopfmaterial verbunden ist.
5. Gekühlter Ventilsitzring (2) nach einem der vorherge henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der gekühlte Ventilsitzring (2) eine Alfinschicht zur Verbindung mit dem Zylinderkopfmaterial aufweist.
6. Gekühlter Ventilsitzring (2) nach einem der vorherge henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilsitzteil (3) ein mit Kupfer infiltriertes Sinterteil ist und die Verbindung zwischen Blechkühlka nal (4) und Ventilsitzteil (3) durch Infiltrieren des Ventilsitzteils mit Kupfer bei gleichzeitiger Benetzung des Blechkühlkanals hergestellt ist.
7. Gekühlter Ventilsitzring (2) nach einem der vorherge henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Blechkühlkanal (4) Uförmig geformt ist und mit seiner offenen Seite dem Ventilsitzteil zugewandt ist.
8. Gekühlter Ventilsitzring (2) nach einem der vorherge henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilsitzteil (3) Ansätze (9) aufweist, mit denen der Blechkühlkanal (4) auf dem Ventilsitzteil zentriert ist, sodaß beim Schweißen bzw. Löten keine zusätzlichen Spannvorrichtungen erforderlich sind.
9. Gekühlter Ventilsitzring (2) nach einem der vorherge henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilsitzteil (3) an seinen zum Blechkühlkanal (4) hin weisenden Flächen angefast ist.
10. Gekühlter Ventilsitzring nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die Fase am Ventilsitzring gebildete Ko o o nuswinkel beta zwischen 70 und 110 liegt.
11. Gekühlter Ventilsitzring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Blechkühlkanal (4) als rohroder torusförmi ges, geschlossenes Bauteil ausgeführt ist und das Ven tilsitzteil (3) eine dem Blechkühlkanal (4) angepaßte umlaufende, im Querschnitt kreissegmentförmige Ausneh mung aufweist, in die der Blechkühlkanal (4) eingelegt ist.
12. Gekühlter Ventilsitzring nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Blechkühlkanal (4) durch ein Widerstandspreß verfahren oder ein Reibschweißverfahren oder durch Lö ten mit dem Ventilsitzteil (3) verbunden ist.
13. Gekühlter Ventilsitzring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Blechkühlkanal (4) im Querschnitt kreissegment o förmig ist mit einem Segmentwinkel von bis zu 300 und daß das Ventilsitzteil an seiner zur umlaufenden Öff nung des Blechkühlkanals hin weisenden Fläche angefast ist.
Description:
FLÜSSIGKEITSGEKÜHLTER VENTILSITZRING Die Erfindung betrifft einen gekühlten Ventilsitzring nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Im Bereich der Auslaßventile von Verbrennungsmotoren wird versucht, den Kühlwassermantel so nah wie möglich an die Ventilsitzringe heranzuführen, um eine gute Wärmeabfuhr zu erzielen. Bei den aktuellen Mehrventilzylinderköpfen von Motoren mit Diesel-Direkteinspritzung und zentral angeord- neter Einspritzdüse gestatten die beengten Platzverhältnis- se oft keine zufriedenstellende Darstellung des Kühlwasser- mantels. Besonders der Auslaßventilstegbereich und der Steg zwischen den Auslaßkanälen und der Einspritzdüse muß dann so filigran ausgeführt werden, daß ein serientauglicher Wassermantelkern kaum zu realisieren ist. Es wurden daher schon Ventilsitzringe mit eigenem Kühlkanal vorgeschlagen, wobei der Kühlkanal entweder zum Zylinderkopf hin offen oder geschlossen ausgeführt ist.

Derartige Ventilsitzringe sind bekannt aus der DE 3829339, DD 287078 oder der DE 4328904. Dabei ist bei den erstge- nannten Veröffentlichungen jeweils ein zum Zylinderkopf hin geschlossener Kühlkanal im Ventilsitzring vorgesehen. Gemäß Fig. 5 der DE 3829339 besteht der Kühlkanal aus zwei mit- einander verschweißten massiven Bauteilen, in die das Ven- tilsitzteil eingepreßt ist. Der gekühlte Ventilsitzring ist im Zylinderkopf eingegossen. Die Herstellung des gekühlten Ventilsitzrings aus massiven Bauteilen ist aufwendig und führt zu einem relativ hohen Gewichtsnachteil und infolge des Einpressens des Ventilsitzteils in den Kühlkanalteil zu inneren Spannungen.

Die Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, bei gattungsgemäßen Ventilsitzringen einen Kühlkanal zu schaf- fen, der einfach herstellbar und leicht ist.

Dieses Problem wird gelöst durch einen gekühlten Ventil- sitzring nach Anspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Bei der erfindungsgemäßen Lösung ist der aus dünnem Stahlblech bestehende einseitig offene Kühlkanal direkt mit dem Ventilsitzteil verschweißt.

Durch den Blechkühlkanal aus dünnem Stahlblech kann vergli- chen mit der Herstellung aus Vollmaterial deutlich Gewicht eingespart werden. Vorzugsweise wird der Blechkühlkanal durch Biegen, evtl. auch Tiefziehen eines ebenen Blechs hergestellt. Ein weiterer Vorteil des Blechkühlkanals ver- glichen mit den bekannten gekühlten Ventilsitzringen be- steht darin, daß unabhängig vom Querschnitt des Ventilsitz- teils ein frei wählbarer Kanalquerschnitt eingestellt wer- den kann.

Die Stärke des dünnen Stahlblechs ist vorzugsweise kleiner 1,2 mm und liegt vorteilhaft zwischen 0,3 und 0,7 mm.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungs- beispiels näher erläutert. Es zeigt : Fig. 1 einen Zylinderkopf mit einem erfindungs- gemäßen gekühlten Ventilsitzring Fig. 2 einen Ventilsitzring mit Zentrierbund Fig. 3-5 verschiedene weitere Varianten.

Ein gekühlter Ventilsitzring 2, bestehend aus einem Ventil- sitzteil 3 und einem an das Ventilsitzteil angeschweißten Blechkühlkanal 4, ist durch ein Verbundgießverfahren mit einem Zylinderkopf 1 verbunden.

Über Bohrungen 6 und 7 ist der vom Blechkühlkanal gebildete Ringraum 5 mit einem Kühlmittelkreislauf verbunden.

Das Ventilsitzteil 3 weist eine Fase auf, die durch einen Konuswinkel beta gekennzeichnet ist. Der Blechkühlkanal 4 überdeckt das Ventilsitzteil 3 im Bereich dieser Anfasung.

Gemäß Fig. 2 weist das Ventilsitzteil 3 Zentrieransätze 9 auf, die beim Schweißen den Blechkühlkanal 4 auf dem Ven- tilsitzteil 3 fixieren.

Figur 3 zeigt einen Ausschnitt aus einem Ventilsitzring mit angeschweißtem Kühlkanal im Querschnitt, mit einem Blechka- nal, der als rohrförmiges Bauteil mit einer dem Sitzring zugewandten offenen Seite ausgeführt ist, wobei der Blech- kanal mit seinen beiden freien Schenkeln an den Ventilsitz- ring gasdicht angefügt ist. Der Sitzring hat eine Fase un- o ter einem Winkel von alpha = 45, damit die freie Quer- schnittsfläche für die Kühlmittelströmung so groß wie mög- lich ist. Die Fase begrenzt den Kühlmittelkanal sitz- ringseitig.

Fig. 4 zeigt einen ähnlichen Ventilsitzring mit einem Win- o kel alpha < 45 entsprechend einem Konuswinkel beta von o < 90.

Der durch die am Ventilsitzring umlaufende Fase gebildete o Konuswinkel bzw. Kegelwinkel beta wird meist zwischen 70 o und 110 liegen.

Die Auswahl des Konuswinkels hängt ab von den geometrischen Randbedingungen, insbesondere von den einzuhaltenden Min- destwandstärken.

Gemäß Fig. 5 ist der Blechkühlkanal rohrförmig geschlossen mit kreisringförmigem Querschnitt ausgeführt und der Sitz- ring weist eine an den Kühlkanaldurchmesser angepaßte Aus- nehmung auf, in die der Blechkühlkanal eingelegt ist. Im Vergleich zu den oben dargestellten Ausführungsbeispielen kann zumindest eine Schweißnaht entfallen.

Vorteilhaft findet der Schweißvorgang unter Teilvakuum statt, um den Schweißvorgang beim Schließen der Naht nicht durch austretende Luft zu erschweren.




 
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