DE1961294B - Auswechselbarer Sitzteil eines Ventils für den Gaswechsel einer Kolbenbrennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen auswechselbaren Sitzteil eines Ventils für den Gaswecbsel einer Kolbenbrennkraftmaschine, der in v-me Bohrung des Zylinderkopfs in Verlängerung eines Gaswechselksnals mit geringem Spiül -ingefübrt ist und im Bereich der Sitzfläche auf einer Schulter der Bohrung in Richtung vom 7*-?Uiaer:aam weg abgestützt ist, mit einer in Aussparungen des Sitzteils und der Bohrung im wesentlichen in Umfangsrichtung des Sitzteils sich erstreckenden Vorrichtung, die den Sitzteil gegen eine Bewegung in Richtung auf den Zylinderraum sichert und die ausbaubar ist.

Bei hochbelasteten Kolbenbrennkraftmaschinen mit Ventilen für den Gaswechsel werden die Ventilsitze auf besonderen Sitzteilen ausgebildet, die z. B. durch Einschrumpfen oder ein Gewinde im Zylinderkopf der Maschine befestigt sind. Derartige Sitzteile sind zwar auswechselbar, jedoch mit großen Schwierigkeiten, da ihr Auswechseln in der Regel eine gut ausgerüstete Werkstätte erfordert. Trotzdem müssen in vielen Fällen die Sitzteile ausgebohrt oder auf einer Drehbank ausgedreht werden, da sie auf eine andere Weise nicht entfernt werden können. Das ist besonders nachteilig, wenn die Brennkraftmaschine zur Verbrennung von Schweröl geeignet sein soll, wobei bekanntlich die Ventile und die Ventilsitze stärker leiden als bei Maschinen, die mit leichterem Brennitoff betrieben werden. Außerdem ist es bei sehr hochbelasteten Brennkraftmaschinen, insbesondere aber bei Schwerölbetrieb, vorteilhaft, die Ventilsitzteile mit Hohlräimen für eine direkte Kühlung durch Kühlflüssigkeit αϊ versehen, die :*ach außen abgedichtet sein müüen, was die Schwierigkeiten bezuglieh Auswechselt: der Sitze noch erheblich erhöht.

Aus der USA.-Patentschrift 1 929 780 ist ein Sitzteil der erwähnten Art bekannt, bei welchem die ausbaubare Vorrichtung zur Sicherung des Sitzteils im Sitzteil und in -ler benachbarten Wand ausgebildete zusammenwiri ende Nuten enthält, in weichen ein runder Draht eingeführt ist. Durch diese bekannte Ausführung wird des erwähnte Problem auch nicht gelöst, da es wegen der dabei bestehenden großen Umschlingung nicht möglich ist. den Draht durch einfaches Ziehen wieder zu entfernen, insbesondere wenn nach langem Betrieb die Reibung zwischen dem Draht und der Nut durch Rost und Verunreinigungen erhöht wird.

Der Erfindung liegt d,'e Aufgabe zugrunde, einen Sil/leil der erwähnten Art. zu schaffen, welcher auch bei st.irken Vcrknisttinucn und st,irker korrosion leichter auswechselbar ist als die IvI .muten Sii/teile. uoIh'i das Visueili-t Ip nvt einhüllen Wcrk/cimct; iiihI m kiives'er /eil. / I! in Burl eine- Schiffes. linti hi'eliihri u rilen kann. ϊ\ιΙνι soll < i,-r Si'/teil fm eme direkte kiihlnn·.' durch K ihluas^er neciiMi· ι -cm

Di-, Nut'.¹,i'v und erfii.(|iniL's!.!eni,il.t d.idwii'i 'icli'-i. d ii'. dl·· \ oriichimig ιΐιικ h cine Mehrzahl \ot, hin·· leinamU r mgeoidtieien. am I miang des Sit/teiK glcichniäßig verteilten Bändern gebildet ist. welche sich gegen je eine Schulter der Aussparungen der Bohrung und des Sitzteils abstützen, wobei sich die Aussparungen des Sttzteils im Bereich jeweils eines der Bandcnden bis /um Fnnenratim des Sitzleils erstrecken.

Die Befestigung durch die Bänder hat unter ariderein den Vorteil, daß sie von F.lastizitätskräften der Materialien unabhängig ist. die bekanntlich an der Stelle des Motors, an welcher sich der Sitzteil befindet, wegen der hohen im Betrieb auftretenden Temperaturen rasch schwinden wurden.

Vorzugsweise können am Umfang des Sitzteils drei gleichmäßig verteilte Bänder angeordnet sein.

Durch eine solche Unterteilung wird der Umschlingungswinkel so stark vermindert, daß die Einführung der Bänder iiind ihre Entfernung bei einer Demontage ohne Schwierigkeiten erfolgen können.

Vorzugsweise ist es möglich, den Sitzteil in der Bohrung des Zylinderkopfes in einem überwiegenden Bereich seimer Länge mit einem Spiel anzuordnen, welches einem Drehsitz bis einem Schiebesitz entspricht. Auf diese Weise ist es möglich, den Sitzteil in den meisten Fällen nach dem Entfernen des Bandes aus der Bohrung einfach herauszuziehen.

Dabei kann das Band an einem seiner Enden mit einem Element zum Erfassen durch ein Werkzeug versehen sein. Dadurch ist ein einfacher Ausbau durch ein Werkzeug möglich, das in die Bohrung des Sitzteils eingeführt werden kann.

Vorzugsweise kann das Element zum Erfassen durch ein Werkzeug eine im Band ausgebildete Bohrung sein.

Das Band kann an der Stelle der öffnung für das Werkzeug von der Wand der Bohrung weg nach innen gebogen sein, und die in der Richtung dieses gebogenen Endes liegende seitliche Wand der Ausnehmung des Sitzteils kann gegenüber der tangentialen Richtung abgeschrägt sein, derart, daß an der Außenseite des Sitzteils eine Kante mit einem scharfen Winkel besteht. Bei einer solchen Ausführung kann das Band besonders leicht für eine Demontage des Sitzteils entfernt werden.

Die Schultern zur Abstützung des Bandes können durch im Zylinderkopf und im Sitzteil befindliche Nuten gebildet sein. Dadurch ist eine besonders einfache Ausbildung der Bohrung im Zylinderkopf und des Sstzteils möglich.

Der Sitzteil kann an seiner Außenseite mit vorspringenden, in radialer Richtung elastischen Dichtungsteilen versehen sein, die Nuten für mit der Wand der Bohrung des Zylinderkopfes zusammenwirkende Dichtungen aufweisen und der Begrenzung eines Kiihlraumes für eine Kühlflüssigkeit dienen. Diese Ausbildung gestattet eine intensive Flüssigkeitskühlung des Sitzteils bei leichter Demontierbarkeit.

Vorzugsweise können sich die Dichtungsteile hinter der Schulter befinden, an welcher der Sitztei¹ in axialer Richtung \om Zylinderrai'm weg abgestützt ist. Hei finer «.dK hen Ausführung bildet die Auflagestell·· eine Vordichfiing ind schützt dabei die elastisi hen Dichtiingsieile \oi dem T^:influß heißer Gase aus dem Brennraum du Maschine.

Die frfindimg uird an Hand eines in der Zeich-

:■>'> nutig schematisch dargestellten Beispieles erläutert, fs α ιι,μ

Ii g. I einen 1 eiKhnitt eines /.ylintlcrkopfes einer kolbenbrennkiaflmaschinc mit einem erfindungsgemäßen auswechselbaren Ventilsitzteil, entsprechend

fi° der Schnittlinie I-I in der Fi g. 2, und

Fig. 2 den Schnitt TI-TT aus der Fig. 1.
In der Fig. 1 ist im Zylinderkopf 1 einer Dieselbrennkraftmaschine mit Ventilen, die nach dettt Viertakt-Prinzip wie auch nach dem Zweitakt-Prinzip arbeiten kann, ein Sitzteil 2 angeordnet. Es versteht sich, daß die Brennkraftmaschine mit mehreren Sittteilen dieser Art Versehen sein kann, und zwar min» dcstcns einem pro Zylinder. Wenn ein auswecrisel··

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barer Sitzteil pro Zylinder vorgesehen ist, so ist es in der Regel der Sitzteil des Auslaßventils, welches bekanntlich bei den auftretenden hohen Temperaturen am meisten beansprucht ist.

Zur Aufnahme des Sitzteils 2 ist der Zylinderkopf I mit einer abgesetzten Bohrung 3 versehen, die eine radiale Schulter 4 aufweist. Gegen die radiale Schulter 4 stützt sich ein vorspringender Flansch 5 des Sitzteils 2 ab. Durch diese Abstützung werden die auf den Sitzteil vom Zylinderraum weg wirkenden Kräfte, die durch die Massenkräfte des aufschlagenden Ventils und die Gaskräfte hervorgerufen sind, aufgenommen. Aus konstruktiven Gründen kann die Bohrung 3 noch mit weiteren abgesetzten Teilen bzw. Schultern versehen sein, die jedoch für die Erfindung keine wesentliche Bedeutung haben. Schließlich ist die Bohrung 3 mil einer ringförmigen flachen Nut 6 versehen, die der Aufnahme von kurzen, den Sitzteil entlang eines Teiles seines Umfanges umschließenden Bändern 7 dient.

An der Stelle der Nut 6 ist der Sitzteil 2 mit einer radialen Schulter 8 versehen, welche zuiii Abstützen der Bänder bestimmt ist. Durch die Zusammenwirkung einer Schulter 6' der Nut 6 und der Schulter 8 mit den Bändern 7 wird der Sitzteil 2 gegen eine Bewegung nach unten, in den Zylinderraum, gesichert.

Wie aus der F i g. 1 hervorgeht, ist der Sitzteil 2 mit zwei vorspringenden Dichtungsteilen JO. Il versehen, welche ringförmige Nuten für weiche Dichtungen 12 enthalten. Als Dichtungen können z. B. die bekannten O-Ringe verwendet werden. Das Kühlwasser wirrt dem durch die Dichtungsteile 10, 11 im Sitzteil 2 begrenzten Kühlraum durch Bohrungen 13. 14 (siehe Fig. 2) aus dem Kühlraum des Zylirderkopfes zugeführt.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, sind die vorspringenden Dichtungsteile 10 und 11 mit je einem ringförmigen Bereich versehen, in welchem Nuten für die Dichtungen 12 ausgebildet sind. Dieser ringförmige Bereich ist durch einen dünneren Bereich 10' bzw. 11' mit dem Körper des Staeils 2 verbunden. Der dünnere Bereich 10' bzw. 1Γ gestattet mit seiner Elastizität eine Anpassung des ringförmigen Bereiches an die Bohrung 3 in radialer Richtung. Gleichzeitig drosselt er die Wärmezufuhr aus dem Sitzteil 2, so daß die Dichtungen 12 kühler gehalten werden können. Gleichzeitig bildet die Auflagestelle des Flansches 5 auf der Schulter 4 eine Vordichtung, durch welche verhindert wird, daß der Dichtungsteil 11 unmittelbar den heißen Gasen di;s Brennraumes ausgesetzt ist. Auch dadurch wird eine Senkung dei Temperatur dei Dichtungen 12 unterstützt.

Bei der in der Fig. I dargestellten Ausführung befindet sich am I.nde des zylindrischen Teiles der Bohrung 3. welcher mit den Dichtungen 12 zusammenwirkt, dne Fläche 3'. weiche einen kleineren Durchmesser aufweist und mit einer äußeren zylindrischen Fläche des Bereiches 10' zusammenwirkt. An dieser Stelle ist vorzugsweise ein klemmender Sitz mit einem kleinen Übermaß des inneren Teiles vorgesehen, wodurch der Sitzteil in der Bohrung leicht festgehalten und in radialer Richtung zentriert wird. Da es sich dabei '.im kurze Flächen handelt, bietet ihr Widerstand bei der Montage und bei der Demontage keine Schwierigkeiten. Die übrigen bezüglich ihrer Ausdehnung in Achsenrichtung de» Sitzteils 2 überwiegenden Bereiche des Sitzteils sind in der Bohrung 3 mit einem geringen Spiel eingeführt, das z, B. einem Drehsitz oder einem Schiebesitz entspricht.

Die metallischen Bänder 7 sind an Ihren Enden 7' mit Öffnungen IS versehen, die der Einführung eines Werkzeuges dienen. Wie aus der F i g, 2 hervorgeht, sind die Enden 7' der Bänder 7 von tier Wand der Bohrung 3 bzw. der Nut 6 nach innen gebogen, Die Enden 7' befinden sich in Ausnehmungen 16, die am Umfang des Sitztcils 2 gleichmäßig verteilt sind. Die

ίο Ausnehmungen 16 haben die Form von radialen Einschnitten, wobei jedoch die in der Richtung des Endes 7' liegende Wand 17 derart abgeschrägt ist, daß sie mit der Tangente zum TJmfan-4 des Sitzteils 2 an dieser Stelle einen scharfen Winkel bildet.

Bei der Befestigung des Sitzteils wird wie folgt vorgegangen:

Der Sitzteil wird mit eingeführten Dichtungsringen 12 in die Bohrung 3 des Zylinderkopf 1 eingeschoben, bis sein Flansche gegen die Schulter4 stößt.

ao Darauf werden vorzugsweise nacheinander die Bänder? in die Nut 6 eingeschoben. Das Einschieben geht verhältnismäßig leicht von sie'·, und kann mit der Hilfe eines beliebigen Werkzeuges erfolgen.

Im Betrieb wird der Ventilsitzteil 2 durch die dabei entstehenden Kräfte dauernd mit seinem Flansch S gegen die Schulter 4 gedrückt, sei es durch die Gaskräfte, die im Zylinderraum wirken, die Kraft der Ventilfeder, mit welcher der Ventilteller gegen den Sitzteil gedrückt wird oder die Massenkraft des Ven-

tils bei seinem Aufsitzen. Außerdem wird der Sitzteil durch den klemmenden Sitz im Bereich der Fläche 3' leicht festgehalten. Die Bänder 7 brauchen daher im Betrieb keine wesentliche Kraft aufzunehmen. Ihre Aufgabe ist nur eine Sicherung des Ventilsitzes gegen

ein Herausfallen aus der Bohrung. Aus diesem Grunde kann auch zwischen dem Sitzteil und der Bohrung des Zylinderkopfes in einem überwiegenden Bereich der Länge des Sitzteils ein verhältnismäßig großes Spiel vorhanden sein.

" Zur Demontage des Sitzteils 2 wird vorzugsweise ein Werkzeug verwendet, welches einen Zapfen enthält, der in die innere Bohrung des Sitzteils einführbar ist, diese mit Spiel ausfüllt und dabei einen Schieber aufweist, welcher in radialer Richtung ausgefahren und in die ö(Tnungl5 eines Bandes 7 eingeführt werden kann. Durch eine Drehung des Zapfens in der entsprechenden Richtung, d.h. in der Fig. 2 im Gegenuhrzeigersinn, kann das betreffende Band 7 aus dem Zwischenraum zwischen dem Sitzteil 2 und dem Zylinderkopt I herausgezogen werden. Bei dieser Bewegung stößt das Ende 7' des Bandes 7 ?egen die Flache 17 und wird von dieser zusammen mit dem Schieber des Werkzeuges nach innen abgelenkt. Nachdem alle Bänder 7 entfernt wurden, kann der Ventilsitzteil 2 wegen seiner losen Passung in der Bohrung 3 leicht nach außen gezogen werden. Dazu kann ein Werkzeug verwendet werden, welches drei radial vorstehende Teile enthält, die in die Ausnehmungen 16 eingreifen und sich an einer geeigneten Stelle des Zylinderkopfes 1 abstützt.

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Auswechselbarer Sitzteil eines Ventils für den Gaswechsel einer Kolbenbrennkraftmaschine, der in eine Bohrung des Zylinderkopfs in Verlängerung eines Gaswechselkanals mit geringem Spiel eingeführt ist und im Bereich der Sitzfläche auf einer Schulter der Bohrung in Richtung vom

Zylinderraum weg abgestützt ist, mit einer in Aussparungen des Sitzteils und der Bohrung im wesentlichen in Umfangsrichtung des Sitzteils sich erstreckenden Vorrichtung, die den Sitzteil gegen eine Bewegung in Richtung auf den Zylinder- S raum sichert und die ausbaubar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung durch eine Mehrzahl von hintereinander angeordneten, am Umfang des Sitzteils (2) gleichmäßig verteilten Bändern (7) gebildet ist, welche sich gegen je eine Schulter der Aussparungen der Bohrung (3) und des Sitzteils (2) abstützen, wobei sich die Aussparungen des Sitzteils (2) im Bereich jeweils eines der Bandenden bis zum Innenraum des Sitzteils (2) erstrecken.

2. Sitzteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an seinem Umfang drei gleichmäßig verteilte Bänder (7) angeordnet sind.

3. Sitzteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er in der Bohrung (3) des Zylinder- ao kottfs in einem überwiegenden Bereich seiner Länge mit einem Spiel eingeführt ist, welches ein im Drehsitz bis einem Schiebesitz entspricht.

4. Sitzteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bändef (7) an einem ihrer Enden (7') mit einem Element (15) zum Erfassen durch ein Werkzeug versehen sind.

5. Sitzteil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Element zum Erfassen durch ein Werkzeug je eine in den Bändern (7) ausgebildete öffnung (15) ist.

6. Sitzteil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bänder (7) an der Stelle der Öffnung (15) für das Werkzeug von der Wand der Bohrung (3) weg nach innen gebogen sind und daß die in der Richtung dieses gebogenen Endes liegende seitliche Wand (17) der Ausnehmung (16) des Sitzteils (2) gegenüber der tangentiaien Richtung abgeschrägt ist, derart, daß an der Außenseite des Sitzteils eine Kante mit einem scharfen Winkel besteht.

7. Sitzteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schultern (6', 8) zur Abstützung des Bandes durch im Zylinderkopf (1) und im Sitzteil befindliche Nuten gebildet sind.

8. Sitzteil nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch an seiner Außenseite vorspringende, in radialer Richtung elastische Dichtungsteile (10, 11), die Nuten für mit der Wand der Bohrung (3) des Zylinderkopfs (1) zusammenwirkende Dichtungen (12) aufweisen und der Begrenzung eines Kühlraumes für eine Kühlflüssigkeit dienen.

9. Sitzteil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Dichtungsteile (1.0,11), vom Brennraum aus betrachtet, hinter der Schulter (4) befinden, an welcher der Sitzteil in axialer Richtung vom Zylinderraum weg abgestützt ist, derart, daß diese eine Vordichtung bildet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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