DE102008056876A1

DE102008056876A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Ausziehen eines Ventilsitzringes

Info

Publication number: DE102008056876A1
Application number: DE102008056876A
Authority: DE
Inventors: Werner Micheler; Manfred Walenta
Original assignee: MAN Diesel SE
Current assignee: Everllence SE
Priority date: 2008-11-12
Filing date: 2008-11-12
Publication date: 2010-05-20
Anticipated expiration: 2028-11-13
Also published as: FI20096079L; KR20100053437A; CN101733733A; JP5193158B2; JP2010117031A; CN101733733B; FI20096079A0; FI127932B; DE102008056876B4; KR101573543B1

Abstract

Zum Ausziehen eines Ventilsitzringes (3) aus einem Ventilsitz (12) mittels einer Ausziehvorrichtung werden eine Ausziehspindel (7) in den Ventilsitzring eingeführt, Spreizklauen (2) mit dem Ventilsitzring in Eingriff gebracht und verblockt; und durch die Hydraulikeinrichtung (10) eine axiale Zugkraft in Ausziehrichtung auf die Ausziehspindel aufgebracht, so dass der Ventilsitzring in Ausziehrichtung aus seinem Ventilsitz herausgezogen wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ausziehvorrichtung für einen Ventilsitzring mit einer Ausziehspindel zum Einführen in den Ventilsitzring und einer Spreizklauenanordnung mit mehreren Spreizklauen, die mit dem Ventilsitzring in Eingriff bringbar beweglich an der Ausziehspindel gelagert sind, sowie ein Verfahren zum Ausziehen eines Ventilsitzringes mittels einer solchen Ausziehvorrichtung.
Insbesondere, um eine bessere Abdichtung zu gewährleisten, aber auch, um Ventile und Ventilsitze gegen Abnutzung zu schützen, ist es, insbesondere bei größeren Brennkraftmaschinen wie Groß- und Schiffsdieseln, bekannt, im Ventilsitz einen separaten Ventilsitzring vorzusehen, der beispielsweise aus einem härteren und/oder temperaturständigeren Material hergestellt ist. Ein solcher Ventilsitzring kann beispielsweise thermisch, i. e. unter temporäer Abkühlung des Ringes und/oder Erwärmung des Sitzes, auf den Ventilsitz aufgeschrumpft werden, so dass er sich von innen gegen einen hierzu vorgesehenen Bereich eines Einlass- oder Auslassventils verspreizt.
Zum Auswechseln abgenutzter oder beschädigter Ventilsitzringe, aber auch zu Wartungsarbeiten kann ein solcher Ventilsitzring, gegebenenfalls unter vorheriger Abkühlung des Ringes bzw. Erwärmung des Sitzes, um die Presspassung zu lösen, aus seinem Ventilsitz herausgezogen werden. Nach betriebsinterner Praxis ist hierzu eine manuell betätigbare Ausziehvorrichtung bekannt, bei der Spreizklauen schwenkbar an einer Ausziehspindel gelagert sind und durch das Einschrauben eines Spreizkonus nach außen verschwenkt werden, so dass sie eine Kante des Ventilsitzringes hintergreifen. Anschließend kann der Ventilsitzring zusammen mit den durch den Aufschraubkonus auseinandergespreizten Spreizklauen aus dem Ventilsitz herausgezogen werden.
Bei diesem manuellen Ausziehvorgang, bei dem der Ventilsitzring mit Handkraft ausgespindelt wird, können im Altgemeinen keine großen oder definierten Ausziehkräfte aufgebracht werden. Zudem besteht aufgrund der in Eingriff mit dem Ventilsitzring schwenkenden Spreizklauen die Gefahr eines fehlerhaften Eingriffs, insbesondere eines Verkantens der Spreizklauen an dem Ventilsitzring, was zu einer übermäßigen Abnutzung der Spreizklauen und des Ventilsitzringes führt. Zudem führen die ungünstigen Hebelverhältnisse zu einer hohen Momentenbelastung der bekannten Ausziehvorrichtung. Die Ventilsitzringe und die Ausziehvorrichtung können dabei sogar zerstört werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein einfaches, zuverlässiges und überwiegend zerstörungsfreies Ausziehen von Ventilsitzringen aus einem Ventilsitz zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 20 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Eine erfindungsgemäße Ausziehvorrichtung für einen Ventilsitzring umfasst eine Ausziehspindel, die in den auszuziehenden Ventilsitzring einführbar ist. Bevorzugt wird die Ausziehspindel dabei im Wesentlichen entgegen einer Ausziehrichtung in den Ventilsitzring eingeführt, die vorteilhafterweise parallel zu einer Symmetrieachse des Ventilsitzringes orientiert sein kann. In einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung zentriert sich die Ausziehvorrichtung jedoch bezüglich des Ventilsitzringes selbsttätig, so dass sie auch in einer gegen eine solche Symmetrieachse geneigten Einführrichtung in den Ventilsitzring eingeführt werden kann.
Die erfindungsgemäße Ausziehvorrichtung umfasst weiter eine Spreizklauenanordnung mit mehreren Spreizklauen, die, insbesondere formschlüssig, mit dem Ventilsitzring in Eingriff bringbar und hierzu an der Ausziehspindel beweglich gela gert sind. Eine Spreizklauenanordnung umfasst dabei bevorzugt wenigstens zwei, insbesondere wenigstens drei Spreitzklauen.
Erfindungsgemäß umfasst die Ausziehvorrichtung weiter eine Hydraulikeinrichtung zum Aufbringen einer axialen Zugkraft in der Ausziehrichtung auf die Aufziehspindel und damit über die an ihr gelagerten Spreizklauen auf den Ventilsitzring. Indem die Zugkraft zum Ausziehen des Ventilsitzringes nicht mehr manuell, sondern durch die Hydraulikeinrichtung in die Ausziehspindel eingeleitet wird, können gleichermaßen höhere und definiertere Ausziehkräfte realisiert werden, was zu einem gleichmäßigeren Ausziehvorgang führt und diesen vereinfacht. Vorteilhaft dämpft dabei die hydraulisch aufgeprägte Zugkraft Kraftspitzen, die sich während des Ausziehvorganges beispielsweise aufgrund von Stick-Slip-Effekten (Rückgleiten), i. e. dem Wechsel zwischen Haft- und Gleitreibung ergeben. Dies trägt zu einem zuverlässigeren und verschleißärmeren Vorgang bei.
In einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung ist die Ausziehspindel in der Ausziehrichtung an einer Abstützung geführt, die sich gegen eine Umgebung des Ventilsitzringes, i. e. den Ventilsitz bzw. ein Gehäuse einer Brennkraftmaschine, in der dieser Ventilsitz ausgebildet ist, abstützt. Die Führung der Ausziehspindel in der Ausziehrichtung wirkt einem Verkanten des Ventilsitzringes im Ventilsitz während des Ausziehens entgegen und verringert so den Verschleiß.
Vorteilhaft kann die Hydraulikeinrichtung an der Abstützung angeordnet sein und so einen konstruktiv einfachen und/oder kompakten Ausbau der Ausziehvorrichtung ermöglichen.
Die Hydraulikeinrichtung kann insbesondere einen mit der Ausziehspindel dauerhaft oder lösbar verbundenen Hohlkolbenzylinder zum Aufbringen der axialen Zugkraft auf die Ausziehspindel aufweisen. Ein Hohlkolbenzylinder kann vorteilhaft die Bauhöhe der Auszugvorrichtung minimieren.
Die Hydraulikeinrichtung kann eine Pumpe, insbesondere eine Hochdruckpumpe, zur Erzeugung eines Hydraulikdruckes aufweisen, die die Zugkraft auf die Ausziehspindel aufbringt. Hierdurch kann auf einfache Weise ein ausreichend hoher Hydraulikdruck zur Verfügung gestellt werden, der vorteilhafterweise präzise einstellbar ist, um unterschiedliche Zugkräfte aufzubringen.
Die Hydraulikeinrichtung kann eine Steuereinrichtung zur Einstellung einer vorgegebenen axialen Zugkraft aufweisen. Unter Einstellung wird dabei vorliegend gleichermaßen eine Steuerung, beispielsweise durch Vorgabe einer an einen Elektromotor einer Hochdruckpumpe zur Erzeugung des Hydraulikdruckes angelegten elektrischen Spannung, als auch eine Regelung, beispielsweise ein Aufbringen einer vorgegebenen Sollzugkraft durch Änderung des Schluckvolumens der Hochdruckpumpe entsprechend einer erfassten tatsächlich aufgebrachten axialen Zugkraft bezeichnet. Anstelle einer vorgegebenen Zugkraft kann die Steuereinrichtung auch eine vorgegebene axiale Bewegung in Ausziehrichtung realisieren.
Hierzu kann die Steuereinrichtung beispielsweise die Bewegung der Ausziehspindel in Ausziehrichtung erfassen und mit einem Sollverlauf vergleichen. Die Differenz zwischen einer Soll- und einer Ist-Position der Ausziehspindel kann dann als Regeldifferenz beispielsweise einem Proportional-, Integral- und/oder Differential-Regler zugeführt werden, der die auf die Aufziehspindel aufgeprägte Zugkraft entsprechend anpasst.
In einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung sind mehrere Spreizklauen der Spreizklauenanordnung auswechselbar an der Ausziehspindel gelagert. Dies ermöglicht einerseits den Ersatz abgenutzter Spreizklauen. Andererseits kann durch die Verwendung von verschiedenen Spreizklauenanordnungen mit unterschiedlichen Spreizklauenkonturen dieselbe Ausziehvorrichtungen für verschiedene Ventilsitzringe eingesetzt werden, deren Eingriffsflächen, an denen die Spreizklauen angreifen, sich in ihrer Kontur unterscheiden. Gleichermaßen kön nen auch Spreizklauen mit unterschiedlichem Material eingesetzt werden, um beispielsweise härtere, festsitzendere Ventilsitzringe mit höheren Kontaktkräften zu beaufschlagen als weichere weniger, festsitzende Ventilsitzringe.
Die Spreizklauen der Spreizklauenanordnung können radial verschiebbar an der Ausziehspindel gelagert sein. Im Gegensatz zu den bekannten verschwenkbaren Spreizklauen fahren solche radial verschiebbaren Spreizklauen mit bezüglich der Längsachse der Ausziehspindel konstanter Orientierung, i. e. mit Eingriffsflächen die zur Längsachse der Ausziehspindel einen konstanten Winkel einschließen, in Eingriff mit dem Ventilsitzring. Hierdurch kann ein fehlerhafter, insbesondere unvollständiger Eingriff oder ein Verkanten mit dem Ventilsitzring vermieden werden. Gleichzeitig ermöglichen die radial verschiebbaren Spreizklauen einen flächenhaft größeren Eingriff mit dem Ventilsitzring. Vorteilhafterweise können die radial an den Ventilsitzring anfahrenden Spreizklauen die Ausziehspindel in radialer Richtung auch im Ventilsitzring zentrieren und so ein Verkanten während des Ausziehens vermeiden. Besonders bevorzugt sind die Spreizklauen an der Ausziehspindel rein radial verschiebbar gelagert, so dass nur eine geringe Verstellung erforderlich ist, um sie mit dem Ventilsitzring in Eingriff zu bringen. Gleichermaßen können die Spreizklauen bei ihrer radialen Verschiebung zugleich auch axial zur Ausziehspindel verfahren werden, beispielsweise über als Zwangsführung wirkende konische Führungsflächen.
Zum Zweck der radial verschiebbaren Lagerung können sich die Spreizklauen der Spreizklauenanordnung entgegen der Ausziehrichtung axial gegen eine radiale Führungsfläche der Ausziehspindel abstützen, die sich von der Ausziehspindel in radialer Richtung nach außen erstreckt. In dieser radialen Führungsfläche können die Spreizklauen vorteilhaft in Führungsnuten geführt sein, was die Handhabung der Ausziehvorrichtung erleichtert.
Bevorzugt sind die Spreizklauen der Spreizklauenanordnung in einer Eingriffsposition, in der sie mit dem Ventilsitzring im Eingriff stehen, radial fixierbar. Dies kann beispielsweise durch ein selbsthemmendes Gewinde erfolgen, dass einer Radialbewegung der Spreizklauen zur Ausziehspindel hin reibschlüssig entgegenwirkt. Gleichermaßen kann eine solche Fixierung auch mittels einer Rastverbindung oder dergleichen realisiert sein.
Um die Spreizklauen radial zu verschieben und in Eingriff mit dem Ventilsitzring zu bringen, weist eine Ausziehvorrichtung nach einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung eine an der Ausziehspindel axial verschiebbar gelagerte schräge Führungsfläche auf, die mit einer schrägen Gegenfläche an den Spreizklauen der Spreizklauenanordnung zusammenwirkt. Schräge Führungs- und Gegenfläche bilden dabei eine Zwangsführung, die eine Axialbewegung der schrägen Führungsfläche in eine Radialbewegung der Spreizklauen umsetzt. Hierdurch kann auf einfache Weise das radiale In-Eingriff-Bringen der Spreizklauen mit dem Ventilsitzring bewirkt werden.
Dabei kann der radiale Abstand zwischen der schrägen Führungsfläche und der Ausziehspindel in Ausziehrichtung zu- oder abnehmen. Bei zunehmenden Abstand wird die schräge Führungsfläche entgegen der Ausziehrichtung, d. h. von außen gegen die Spreizklauen bewegt, um diese radial nach außen zu stellen. Hierdurch kann die Bauhöhe der Ausziehrichtung vorteilhaft verkürzt werden. Nimmt umgekehrt der radiale Abstand in Ausziehrichtung ab, wird die schräge Führungsfläche in Ausziehrichtung bewegt, um die Spreizklauen radial nach außen zu verschieben. Hierdurch kann vorteilhaft Bauraum auf der der Ausziehrichtung gegenüberliegenden Seite des Ventilsitzringes genutzt werden.
In einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung ist die schräge Führungsfläche an einem Einschraubkonus ausgebildet, der axial längs der Ausziehspindel verschiebbar ist. Durch Drehen wird der Einschraubkonus, der mit der Ausziehspindel über ein Bewegungsgewinde in Eingriff steht, axial an der Ausziehspindel, an der er axial geführt ist, verschoben und bewegt dabei die Spreizklauen gegen den Ventilsitzring. Ist das Bewegungsgewinde dabei selbsthem mend ausgelegt, können durch entsprechendes Zustellen einer Gewindehülse über das Außengewinde des Einschraubkonus damit die Spreizklauen blockfest im Ventilsitzring verspannt werden.
Zusätzlich oder alternativ zur radialen Führung der Spreizklauen in einer Radialführungsfläche können die Spreizklauen auch in der schrägen Führungsfläche geführt gelagert sein.
Insbesondere, um die Spreizklauen während des Einführens der Ausziehvorrichtung auf einen minimalen Ausgangsdurchmesser zu stellen und nach Entfallen einer die Spreizklauen radial nach außen zwingenden Kraft den Eingriff mit dem Ventilsitzring automatisch zu lösen, können die Spreizklauen der Spreizklauenanordnung durch ein elastisches Mittel zur Ausziehspindel hin vorgespannt sein. Ein solches elastisches Mittel kann beispielsweise ein am Außenumfang der Spreizklauenanordnung angeordneter O-Ring sein, der elastisch gedehnt wird, wenn die Spreizklauen in Eingriff mit dem Ventilsitzring gebracht werden und dadurch die Spreizklauenanordnung auf eine Position zurückzustellen sucht, in der sie in den Ventilsitzring einführbar ist.
Die Abstützung gegen die Umgebung des Ventilsitzringes kann lösbar an der Umgebung angeordnet, insbesondere formschlüssig an dieser angesetzt und/oder mit dieser verschraubt werden. Hierzu kann die Abstützung bevorzugt der Umgebung des Ventilsitzringes, i. e. dem Ventilsitz bzw. dem Gehäuse, in dem dieser ausgebildet ist, angepasste Stützflächen aufweisen.
Die Abstützung kann portalartig einen Querträger zur axialen Führung der Ausziehspindel aufweisen, der sich über Streben gegen die Umgebung des Ventilsitzringes abstützt. Hierdurch ergibt sich ein günstiger Kraftfluss und eine leichte, kompakte Bauweise. Vorteilhaft kann an dem Querträger die Hydraulikeinrichtung angeordnet sein.
Zum Ausziehen eines Ventilsitzringes mittel einer erfindungsgemäßen Ausziehvorrichtung werden zunächst die Ausziehspindel in den Ventilsitzring eingeführt und anschließend die Spreizklauen der Spreizklauenanordnung mit dem Ventilsitzring in Eingriff gebracht.
Die Spreizklauen der Spreizklauenanordnung können blockfest mit der Auszugspindel verspannt werden, nachdem sie mit dem Ventilsitzring in Eingriff gebracht worden sind. Hierdurch kann die Spreizklauenanordnung während des Ausziehvorganges spielfrei am Ventilsitzring gehalten werden, was den Verschleiß vermindert.
Anschließend wird eine axiale Zugkraft hydraulisch auf die Ausziehspindel aufgeprägt. Diese wirkt über die Spreizklauen auf den Ventilsitzring und zieht diesen in Ausziehrichtung aus seinem Ventilsitz heraus.
Die axiale Zugkraft kann dabei diskret, i. e. in Kraftstufen, oder kontinuierlich erhöht werden, bis der Ventilsitzring sich aus dem Ventilsitz löst. Da die Haftreibung, die den Ventilsitzring im Ventilsitz hält, größer als die Gleitreibung bei einer Relativbewegung zwischen Ventilsitzring und Ventilsitz ist, kann anschließend die Zugkraft reduziert werden, um ein übermäßig schnelles Herausziehen des Ventilsitzringes zu verhindern.
Insbesondere durch eine Regelung kann die von der Hydraulikeinheit aufgeprägten axiale Zugkraft derart eingestellt werden, dass sich ein definierter Verlauf der Ausziehbewegung und/oder der Zugkraft einstellt. Soll beispielsweise ein Ventilsitzring mit gleichbleibender Geschwindigkeit aus dem Ventilsitz herausgezogen werden, erhöht die Regelung zunächst solang die Zugkraft, bis diese die Haftreibung überwindet, die den Ventilsitzring im Ventilsitz hält. Beim Übergang von Haft- zu Gleitreibung reduziert die Regelung die Zugkraft und stellt diese auf Null, so bald der Ventilsitzring vollständig aus dem Ventilsitz herausgezogen ist. Tritt beim Ausziehvorgang dabei kurzzeitig wieder Haftreibung auf, erhöht die Regelung die Zugkraft entsprechend, um den Ventilsitzring erneut ins Gleiten zu bringen.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und den nachfolgend erläuterten Ausführungsbeispielen. Hierzu zeigt, teilweise schematisiert:
1: einen Teil einer Ausziehvorrichtung nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung in perspektivischer Ansicht;
2A, 2B: die mit einem Ventilsitzring einer Brennkraftmaschine zusammenwirkende Ausziehvorrichtung nach 1;
3: im linken bzw. rechten Halbschnitt die an den Ventilsitz der Brennkraftmaschine angesetzte Ausziehvorrichtung nach 2, bevor (rechts) bzw. nachdem (links) Spreizklauen mit dem Ventilsitzring in Eingriff gebracht worden sind; und
4: eine Draufsicht auf die im Ventilsitzring angeordneten Spreizklauen der Ausziehvorrichtungen aus 3.
In 1 ist in perspektivischer Ansicht eine Ausziehspindel 7 einer Ausziehvorrichtung nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung mit drei daran beweglich gelagerten Spreizklauen 2 gezeigt, die mittels eines Einschraubkonus' 4 radial nach außen bewegbar sind. Eine Gewindehülse 5 dient der Verblockung, d. h. der Fixierung der Spreizklauen 2, falls die Gewindehülse 5 auf der Ausziehspindel 7 gegen die Spreizklauen 2 geschraubt wird. Zur näheren Erläuterung wird zunächst auf 3 Bezug genommen.
Diese zeigt in ihrem rechten Teilschnitt einen Ventilsitzring 3, der reibschlüssig unter Vorspannung in einem Ventilsitz 12 eines Einlassventils einer Brennkraftmaschine befestigt ist. Gleichermaßen könnte der Ventilsitzring in einem Auslassventil angeordnet sein.
Die Ausziehvorrichtung wird nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindungen an dem Ventilsitz angesetzt. Hierzu wird, wie im rechten Teilschnitt der 3 gezeigt, eine portalartige Abstützung 9 von außen, d. h. entgegen einer Ausziehrichtung (von oben nach unten in 3) am Gehäuse 8 der Brennkraftmaschine formschlüssig angesetzt, so dass die in der Abstützung 9 axial verschiebbar gelagerte Ausziehspindel 7 in den Ventilsitzring 3 eingeführt wird.
An einem in Ausziehrichtung hinteren Ende der Ausziehspindel 7 ist ein Führungsstück 1 verdrehgesichert befestigt, dessen in Ausziehrichtung vordere Stirnfläche eine radiale Führungsfläche für die drei darauf bevorzugt in Führungsnuten radial verschiebbar gelagerte Spreizklauen 2 bildet. Die Spreizklauen 2 weisen auf ihrer dem Führungsstück 1 entgegengesetzten Stirnseite an ihrem inneren Umfang eine schräge Gegenfläche auf, auf der sich eine schräge Führungsfläche abstützt, die an einer in Ausziehrichtung hinteren Stirnseite des Einschraubkonus' 4 ausgebildet ist und mittels dieser Führungsfläche die Spreizklauen 2 zugestellt werden. Der Einschraubkonus 4 ist drehbar auf der Gewinde- bzw. Ausziehspindel 7, also axial beweglich an der Ausziehspindel 7 gelagert und weist an seinem Außenumfang ein Außengewinde auf, welches in ein Innengewinde der Gewindehülse 5 eingreift. Durch Drehen der Ausziehspindel 7 kann der Einschraubkonus 4 entgegen der Ausziehrichtung gegen die Gegenfläche der Spreizklauen 2 axial verfahren werden und drückt diese dabei radial nach außen. Hierzu sind die Spreizklauen 2 in radialen Führungsnuten in der radialen Führungsfläche des Führungsstückes 1 verschiebbar geführt (nicht dargestellt).
Durch Drehen der Gewindehülse 5 auf dem Einschraubkonus 4 können die Spreizklauen 2 am Führungsstück 1 verblockt werden.
An ihren in Ausziehrichtung vorderen Ende ist die Ausziehspindel 7 mit dem Zylinder eines hydraulischen Hohlkolbenzylinders 10 verbunden, der an einem Querträger der portalartigen Abstützung 9 angeordnet ist und hydraulisch eine axiale Zugkraft in Ausziehrichtung auf die Ausziehspindel 7 ausüben kann. Hierzu ist der hydraulische Hohlkolbenzylinder 10 über einen Hydraulikanschluss 11 (2) mit einer Hochdruckpumpe (nicht dargestellt) verbunden, die Weg-gesteuert einen Hydraulikdruck im hydraulischen Hohlkolbenzylinder 10 erzeugen kann.
Die drei Spreizklauen 2 sind über einen O-Ring 13 radial nach innen zur Ausziehspindel 7 derart vorgespannt, dass sie in radialer Richtung nicht über das Führungsstück 1 hervorragen, wenn der Einschraubkonus 4 keine Axialkraft auf sie ausübt.
Zum Ausziehen des Ventilsitzringes 3 wird zunächst, wie im rechten Teilschnitt der 3 gezeigt, die Abstützung 9 so auf das Gehäuse 8 der Brennkraftmaschine aufgesetzt, dass die Ausziehspindel 7 mit ihrem Führungsstück 1 in den Ventilsitzring 3 eingeführt wird. D. h., im rechten Teilschnitt befindet sich die Ausziehvorrichtung im Montagezustand, die Spreizklauen 2 sind mit Hilfe des O-Rings 13 eingefahren, Einschraubkonus 4 und Gewindehülse 5 sind zurück geschraubt. Der O-Ring 13 stellt dabei sicher, dass die Spreizklauen 2 sich in einer eingefahren Stellung befinden und nicht über den Außenumfang des Führungsstückes 1 herausragen.
Die den Querträger der Abstützungen 9 lagernden Streben sind dabei so dimensioniert, dass ein bundförmiger Vorsprung der Spreizklauen 2 einer radialen Nut zwischen Ventilsitz 12 und Ventilsitzring 3 gegenüberliegt, wenn die Abstützung 9 formschlüssig an das Gehäuse der Brennkraftmaschine angesetzt ist.
Anschließend wird, wie im linken Teilschnitt der 3 gezeigt, der Einschubkonus 4 verdreht, wodurch der Einschraubkonus 4 in Axialrichtung der Ausziehspindel 7 entgegen der Ausziehrichtung gegen die Spreizklauen 2 verschoben wird. Die auf der schrägen Gegenfläche der Spreizklauen 2 auflaufende schräge Führungsfläche an der Stirnseite des Einschraubkonus 4 treibt dabei die radial geführten Spreizklauen 2 radial nach außen, so dass ihr bundförmiger Vorsprung in die Nut zwischen Ventilsitz 12 und Ventilsitzring 3 eingreift. Dabei hintergreift der bundförmige Vorsprung die in Ausziehrichtung hintere Kante des Ventilsitzringes 3, während sich eine an den Bund anschließende Aussparung der Spreizklauen 2 formschlüssig an den Innenumfang des Ventilsitzringes 3 anlegt. Hierdurch wird die gesamte Ausziehvorrichtung im Ventilsitzring 3 exakt zentriert. D. h, im linken Teilschnitt der 3 befinden sich die Spreizklauen 2 im Eingriff, die Spreizklauen 2 sind mittels der Gewindehülse 5 formschlüssig verblockt.
Durch weiteres Zustellen der Gewindehülse 5 werden die Spreizklauen 2 blockfest verspannt und so in ihrer radialen Position selbsthemmend festgelegt. Hierzu sind in der Gewindehülse 5 Drehstiftbohrungen 6 vorgesehen, um ein ausreichend hohes Drehmoment auf die Gewindehülse 5 aufbringen zu können.
Anschließend wird die Hochdruckpumpe manuell, also mit Handkraft oder eventuell mit Druckluft, oder im bevorzugten Ausführungsbeispiel weggesteuert betrieben, indem eine axiale Ist-Position der Ausziehspindel 7 relativ zur Abstützung 9 mit einer Soll-Position verglichen wird, die sich mit zunehmender Zeit linear in Ausziehrichtung verschiebt. Die Differenz aus axialer Soll- und Ist-Position wird als Regeldifferenz einem PID-Regler der Hochdruckpumpe zugeführt.
Zu Beginn des Ausziehvorganges verharrt aufgrund der großen Haftreibung der Ventilsitzring 3 im Ventilsitz 12. Dementsprechend vergrößert sich die Regeldifferenz, so dass der Regler den von der Hochdruckpumpe an den hydraulischen Hohlkolbenzylinder 10 gelieferten Hydraulikdruck erhöht. Dementsprechend übt der hydraulische Hohlkolbenzylinder 10 eine wachsende axiale Zugkraft auf die Ausziehspindel 7 und damit über die Spreizklauen 2 auf dem Ventilsitzring 3 aus.
Sobald diese Zugkraft die Haftreibkraft überwindet, löst sich der Ventilsitzring 3 in axialer Richtung von seinem Ventilsitz 12 und wird in Ausziehrichtung beschleunigt. Dadurch nähern sich axiale Soll- und Ist-Position der den Ventilsitzring 3 austreibenden Ausziehspindel 7 einander an, so dass sich die Regeldifferenz verringert und der Regler in der Folge den an den hydraulischen Hohlkolbenzylinder 10 gelieferten Hydraulikdruck verringert. Damit ergibt sich vorteilhaft ein gleichmäßiger Ausziehvorgang, wie er in der Figurenfolge 2A → 2B dargestellt ist.
Ist der Ventilsitzring 3 vollständig aus seinem Ventilsitz herausgezogen (2B), bleibt die Soll-Position der Ausziehspindel 7 relativ zur Abstützung 9 konstant, so dass die Hochdruckpumpe keinen Hydraulikdruck mehr an den hydraulischen Hohlkolbenzylinder 10 liefert. Unter elastischer Rückdeformation zieht der O-Ring 13 in der Folge die Spreizklauen 2 in ihre Ausgangsposition hinter das Führungsstück 1 zurück, sodass die Ausziehvorrichtung vom Gehäuse 8 der Brennkraftmaschine abgehoben und aus dem gelösten Ventilsitzring 3 herausgezogen werden kann.

1: Führungsstück
2: Spreitzklaue
3: Ventilsitzring
4: Einschraubkonus
5: Gewindehülse
6: Drehstiftbohrung
7: Ausziehspindel
8: Gehäuse
9: Abstützung
10: Hydraulischer Hohlkolbenzylinder
11: Hydraulikanschluss
12: Ventilsitz
13: O-Ring

Claims

Ausziehvorrichtung für einen Ventilsitzring (3), mit einer Ausziehspindel (7) zum Einführen in den Ventilsitzring; einer Spreizklauenanordnung mit wenigstens zwei, vorzugsweise mit drei mit dem Ventilsitzring in Eingriff bringbaren Spreizklauen (2), die an der Ausziehspindel beweglich gelagert sind; und einer Hydraulikeinrichtung (10) zum Aufbringen einer axialen Zugkraft auf die Ausziehspindel in einer Ausziehrichtung.
Ausziehvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausziehspindel in der Ausziehrichtung an einer Abstützung (9) gegen eine Umgebung (8) des Ventilsitzringes geführt ist.
Ausziehvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydraulikeinrichtung an der Abstützung angeordnet ist.
Ausziehvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydraulikeinrichtung einen mit der Ausziehspindel verbindbaren Hohlkobenzylinder (10) zum Aufbringen der Zugkraft auf die Ausziehspindel aufweist.
Ausziehvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydraulikeinrichtung eine Hochdruck-Pumpe zur Erzeugung eines Hydraulikdruckes aufweist, der die axiale Zugkraft auf die Ausziehspindel aufprägt.
Ausziehvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydraulikeinrichtung eine Steuereinrichtung zur Einstellung einer vorgegebenen axialen Zugkraft oder einer axialen Bewegung in Ausziehrichtung aufweist.
Ausziehvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spreizklauen der Spreizklauenanordnung auswechselbar an der Ausziehspindel gelagert sind.
Ausziehvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spreizklauen der Spreizklauenanordnung radial verschiebbar an der Ausziehspindel gelagert sind.
Ausziehvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Spreizklauen der Spreizklauenanordnung sich entgegen der Ausziehrichtung axial gegen eine radiale Führungsfläche der Ausziehspindel abstützen und mittels einer Gewindehülse (5) an dieser verblockbar sind.
Ausziehvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Spreizklauen der Spreizklauenanordnung in Führungsnuten der radialen Führungsfläche geführt gelagert sind.
Ausziehvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Spreizklauen der Spreizklauenanordnung in einer Eingriffsposition radial fixierbar sind.
Ausziehvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass an der Ausziehspindel eine axial verschiebbare schräge Führungsfläche vorgesehen ist, die mit einer schrägen Gegenfläche an den Spreizklauen der Spreizklauenanordnung zusammenwirkt, um die Spreizklauen radial von der Ausziehspindel weg zu verschieben.
Ausziehvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der radiale Abstand zwischen der schrägen Führungsfläche und der Ausziehspindel in Ausziehrichtung zunimmt.
Ausziehvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 12 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die schräge Führungsfläche an einem Einschraubkonus (4) ausgebildet ist, der drehbar auf der Ausziehspindel (7), also axial beweglich an der Ausziehspindel (7) gelagert ist.
Ausziehvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Spreizklauen der Spreizklauenanordnung in Führungsnuten der schrägen Führungsfläche geführt gelagert sind.
Ausziehvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Spreizklauen der Spreizklauenanordnung durch ein elastisches Mittel (13) zur Ausziehspindel hin vorgespannt sind.
Ausziehvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spreizklauen der Spreizklauenanordnung eine oder mehrere Vorsprünge und/oder Aussparungen aufweisen, die mit Aussparungen, Kanten oder Vorsprüngen einer Innenumfangsfläche des Ventilsitzringes formschlüssig in Eingriff bringbar sind.
Ausziehvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützung gegen die Umgebung des Ventilsitzringes lösbar an der Umgebung anordenbar ist.
Ausziehvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützung portalartig einen Querträger zur axialen Führung der Ausziehspindel aufweist, der sich über Streben gegen die Umgebung des Ventilsitzringes entgegen der Ausziehrichtung abstützt, und/oder an dem die Hydraulikeinrichtung angeordnet ist.
Verfahren zum Ausziehen eines Ventilsitzringes (3) mittels einer Ausziehvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit den Schritten: – Einführen der Ausziehspindel (7) in den Ventilsitzring; – Ineingriffbringen der Spreizklauen (2) der Spreizklauenanordnung mit dem Ventilsitzring; und – Aufbringen einer axialen Zugkraft auf die Ausziehspindel in Ausziehrichtung durch die Hydraulikeinrichtung (10) derart, dass der Ventilsitzring in Ausziehrichtung aus seinem Ventilsitz (12) herausgezogen wird.
Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Zugkraft diskret oder kontinuierlich erhöht wird, bis der Ventilsitzring sich aus seiner Umgebung löst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 20 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Spreizklauen der Spreizklauenanordnung mittels einer Gewindehülse (5) blockfest mit der Auszugspindel verspannt werden, nachdem sie mit dem Ventilsitzring in Eingriff gebracht worden sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Hydraulikeinheit aufgeprägte axiale Zugkraft derart eingestellt wird, dass sich ein definierter Verlauf der Ausziehbewegung und/oder der Zugkraft einstellt.