DE3127122C2 - Liquid-cooled valve seat for an exhaust valve of a reciprocating internal combustion engine - Google Patents
Liquid-cooled valve seat for an exhaust valve of a reciprocating internal combustion engineInfo
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Abstract
Aus dem Verteilraum (12) führen eine Vielzahl horizontaler Durchtrittsbohrungen (5) durch die den Verteilraum (12) vom Kühlraum (6) im Ventilsitz (2) trennende Wand (17). Diese Durchtrittsöffnungen (5) sind gegen die Radialrichtung geneigt, so daß im Kühlraum (6) eine Drallströmung erzeugt wird, die aus einem zur Ventilachse (18) rotationssymmetrischen Flüssigkeitsring mit turbulentem Strömungsverhalten besteht. Die Turbulenz der Strömung gewährleistet einen guten Wärmeübergang; ihre rotationssymmetrische Ausbildung stellt eine gleichmäßige Temperaturverteilung sicher, durch die ein Verwerfen und Verziehen des Ventilsitzes (2) verhindert wird.A large number of horizontal through-bores (5) lead from the distribution space (12) through the wall (17) separating the distribution space (12) from the cooling space (6) in the valve seat (2). These passage openings (5) are inclined against the radial direction, so that a swirl flow is generated in the cooling space (6) which consists of a liquid ring which is rotationally symmetrical to the valve axis (18) and has a turbulent flow behavior. The turbulence of the flow ensures good heat transfer; Their rotationally symmetrical design ensures a uniform temperature distribution, which prevents warping and warping of the valve seat (2).
Description
Bei hochbelasteten Kolbenbrennkraftmaschinen ist
es vorteilhaft, die Ventilsitze der Auslaßventile zu kühlen. Neben einem möglichst guten Wärmeübergang der 50 Trennwand voneinander getrennt sind, und daß ferner
aus dem Ventilsitz abzuführenden Wärme auf das Kühl- die Bohrungen der Kanäle im Bereich der Höhenübermittel
wird dabei angestrebt, daß der Wärmeabfluß deckung beider Räume im wesentlichen horizontal auf
möglichst rotationssymmetrisch zur Ventilsitzachse er- dem ganzen Umfang der Trennwand stetig aufeinanderfolgt,
um eine gleichmäßige, zum Ventilsitz rotations- folgend angeordnet und gegen die Radialrichtung in
symmetrische Temperaturverteilung zu erreichen; denn 55 gleicher Richtung geneigt sind,
eine ungleiche Temperaturverteilung im Ventilsitz führt Unter »stetig aufeinanderfolgend« wird dabei ver-In the case of highly loaded piston internal combustion engines
it is advantageous to cool the valve seats of the exhaust valves. In addition to the best possible heat transfer, the partition wall are separated from each other, and that the heat to be dissipated from the valve seat to the cooling, the bores of the channels in the area of the height transfer, the aim is that the heat flow cover both spaces essentially horizontally as rotationally symmetrical as possible to the valve seat axis it continuously follows one another over the entire circumference of the partition in order to achieve a uniform temperature distribution, arranged in a rotational manner relative to the valve seat and symmetrical against the radial direction; because 55 are inclined in the same direction, an unequal temperature distribution in the valve seat leads to
3. Ventilsitz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlmittel-Ve.-«eilraum (12) über Drosselleitungen (15.16) mit den Wegführleitungen (7) direkt in Verbindung steht.3. Valve seat according to claim 1, characterized in that the coolant Ve .- «eilraum (12) over Throttle lines (15.16) with the removal lines (7) is in direct connection.
gutergoods
Wärmeübergang auf das Kühlmittel sichergestellt sein soll.Heat transfer to the coolant should be ensured.
Nach der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Kühlmittelverteilraum den Kühlraum außen ringförmig umschließt und mit mindestens einem Teil seiner Höhe mindestens einen Teil der Niveauhöhe des Kühlraumes überdeckt, wobei der Kühlraum und der Kühimittelverteilraum durch eineAccording to the present invention, this object is achieved in that the coolant distribution space The outside of the cooling space encloses a ring and at least part of its height at least part of the Covered level of the cooling space, the cooling space and the coolant distribution space by a
zu Verwerfungen, durch die die Dichtheit des Ventils beeinträchtigt v/erden kann.to faults, which can impair the tightness of the valve.
Eine Anordnung der eingangs genannten Art für die Kühlung der Ventilsitze von Auslaßventilen ist beispielsweise aus der CH-PS 6 14 014 bekannt. Bei dieser Konstruktion umschließt der Kühlmittel-Verteilraum ringförmig die Schaftführungspartie des Ventilkorbes. Eine Anzahl vertikaler Bohrungen führen das Kühlmit-An arrangement of the type mentioned for cooling the valve seats of exhaust valves is for example from CH-PS 6 14 014 known. In this construction, the coolant distribution space encloses ring-shaped the shaft guide part of the valve cage. A number of vertical holes lead the coolant
standen, daß die Bohrungen in Umfangsrichtung mit untereinander gleichen Abständen gleichmäßig verteilt sind, ohne daß dazwischen — wie bei der CH-PS 60 6 14 014 — Wegführleitungen vorgesehen sind.stood that the bores are evenly distributed in the circumferential direction at equal distances from one another are without - as in CH-PS 60 6 14 014 - removal lines are provided in between.
Der ringförmige, vom Kühlraum durch eine Wand getrennte Kühimittelverteilraum bildet eine Art Druckkammer, in der durch eine Art »Aufstau« eine gleichmäßige Verteilung des Kühlmittels vor den Bohrungen si-The ring-shaped coolant distribution space, separated from the cooling space by a wall, forms a kind of pressure chamber, in which a kind of "damming up" ensures an even distribution of the coolant in front of the bores.
tel in den im Ventilsitz gelegenen Kühlraum, von dem 65 chergestellt ist; das Kühlmittel fließt daher auf den gan-tel in the cooling space located in the valve seat, of which 65 is made; the coolant therefore flows over the entire
Wegführleitungen ausgehen, die mit den Bohrungen al- zen Umfang vom gleichen Druckniveau aus durch dieLead-away lines go out, which with the bores al- zen circumference from the same pressure level through the
ternierend in Umfangsrichtung im Ventilkorb verteilt gleichmäßige verteilten und unter sich gleichen Bohrun-ternally distributed in the circumferential direction in the valve cage, evenly distributed and identical bores
sind. Das vertikal in den Kühlraum einströmende Kühl- gen in den Kühlraum ein. Durch die Neigung der Boh-are. The refrigerant flowing vertically into the cold room enters the cold room. Due to the inclination of the
rungen gegen die Radialrichtung wird dem in den Kühlraum einströmenden Kühlmittel ein Drall aufgezwungen, so daß im Kühlraum ein geschlossener rotierender Kühlmittelring entsteht. Dieser ist bezüglich seiner, mit der Ventüachse zusammenfallenden Achse vollkommen rotationssymmetrisch ausgebildet; er nimmt daher auch die Wärme aus dem Ventilsitz über den Umfang gleichmäßig auf.against the radial direction, a twist is imposed on the coolant flowing into the cooling chamber, so that a closed rotating coolant ring is created in the cooling space. This is regarding him, with the axis coinciding with the valve axis is designed to be completely rotationally symmetrical; therefore he also takes the heat from the valve seat on the circumference evenly.
Um eventuelle Störungen dieser Symmetrie durch einseitigen Eintritt des Kühlmittels in seinen Verteilraum oder durch seinen einseitigen Austritt aus dem Kühlraum zu vermeiden, kann es zweckmäßig sein, wenn eine Vielzahl von Zuführleitungen zu dem Kühlmittel-Verteilraum bzw. von Wegführleitungen aus dem Kühlraum, ähnlich wie die Rohrungen oder Kanäle über den Umfang verteilt, im Boden des Kühlmittel-Verteilraumes bzw. in der Decke des Kühlraumes stetig aufeinanderfolgend angeordnet ist.To avoid possible disturbances of this symmetry by one-sided entry of the coolant into its distribution space or to prevent it from escaping from the cold store on one side, it may be useful to if a plurality of supply lines to the coolant distribution space or of removal lines from the Cooling space, similar to the pipes or channels distributed over the circumference, in the bottom of the coolant distribution space or is arranged in the ceiling of the cold room continuously one after the other.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Kühlmittel-Verteilraum über Drosselstellen mit den Wegführleitungen direkt in Verbindung steht. Durch diese Leitungen hindurch kann unter umständen ein Überangebot an Kühlmittel an dem Ventilsitz vorbeigeleitet werden; weiterhin kann diese Bypaß-Verbindung als Entlüttungsleitiing dienen.It is also advantageous if the coolant distribution space is in direct connection with the routing lines via throttling points. Through these lines Under certain circumstances, an oversupply of coolant can bypass the valve seat; Farther can use this bypass connection as a discharge line to serve.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert.In the following, the invention will be explained using an exemplary embodiment in conjunction with the drawing explained in more detail.
F i g. 1 zeigt einen Ausschnitt aus einem Zylinderdekkel mit einem Auslaßventil im Längsschnitt längs der Linie I-Iin Fig. 2.F i g. 1 shows a section from a cylinder cover with an outlet valve in a longitudinal section along the line I-I in FIG.
Fi g. 2 zeigt einen Querschnitt längs der Linie 11—11 in Fig. 1.Fi g. FIG. 2 shows a cross section along line 11-11 in FIG Fig. 1.
In einem Zylinderdeckel 4, der einen nicht weiter dargestellten Zylinder 8 nach oben abschließt, befindet sich eine vertikale Bohrung, in die am zylinderraumseitigen Ende 9 ein Ansatz 10 hineinragt; auf diesen stützt sich ein Ventilsitz 2 ab, der in einem Ventilkorb 3 gehalten ist. Ein konzentrisch mit dem Ventilsitz 2 und dem Ventiikorb 3 verlaufender Auslaßkanal 11 ist durch den Teller eines Tellerventils 1 verschlossen.In a cylinder cover 4, which closes a cylinder 8 (not shown) at the top, is located a vertical bore into which a projection 10 protrudes at the end 9 on the cylinder space side; on this is based a valve seat 2 which is held in a valve cage 3. One concentric with the valve seat 2 and the valve basket The outlet channel 11 running 3 is closed by the plate of a poppet valve 1.
Die den Ventilsitz 2 und den Ventilkorb 3 aufnehmende Bohrung im Zylinderdeckel 4 ist über einen gewissen Bereich ihrer axialen Höhe zu einem im Querschnitt dreieckigen ringförmigen Kühlmittel-Verteilraum 12erweiten, in den, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist. über den Umfang verteilt eine Vielzahl von Z'iführleitungen 13 für das Kühlmittel von unten einmünden. Die Zuführleitungen 13 bilden gleichzeitig die Kühlbohrungen für den Zylinderdeckel 4. Gegen den Zylinderraum 8 ist der Kühimittel-Verteilraum 52 durch eine Dichtung 14 im Ventilsitz 2 abgedichtet.The hole in the cylinder cover 4 that accommodates the valve seat 2 and the valve cage 3 is above a certain level Area of their axial height to an annular coolant distribution space 12 with a triangular cross-section, in, as can be seen from FIG. A multiplicity of feed lines 13 distributed over the circumference for the coolant flow in from below. The supply lines 13 simultaneously form the cooling holes for the Cylinder cover 4. The coolant distribution chamber 52 is against the cylinder chamber 8 by a seal 14 in the Valve seat 2 sealed.
Horizontale Bohrungen 5 für das Kühlmittel führen, gegen die Radialrichtung geneigt und ebenfalls über den Umfang verteilt, vom Kühlmittel-Verteilraum 12 in einen ringförmigen Kühlraum 6, der teilweise im Ventilkorb 3 und teilweise im Ventilsitz 2 verläuft. Wiederum über den ganzen Umfang verteilte Wegführleitungen 7 führen aus dem Kühlraum 6 zurück in den nicht dargestellten Kühler des Kühlmittelkreislaufes.Lead horizontal holes 5 for the coolant, inclined against the radial direction and also over the Circumferentially distributed, from the coolant distribution space 12 in an annular cooling space 6, which is partially in the valve cage 3 and runs partially in the valve seat 2. Removal lines 7 again distributed over the entire circumference lead from the cooling space 6 back into the cooler, not shown, of the coolant circuit.
An der Spitze seines dreieckigen Querschnitts endet der Kühimittel-Verteilraum 12 in einem zwischen Ventilkorb 3 und Zylinderdeckel 4 gebildeten Spalt 15, den Querbohrungen 16 durch eine den Kühlmittel-Verteilraum 12 vom Kühlraum 6 trennende Wand 17, die ein Teil des Ventilkorbes 3 ist, mit den Wegführleitungen 7 verbinden. Der Spalt !5 und die Querbohrungen 16 bilden den Kühlraum 6 kurzschließende, mit Drosselstellen für die Strömung versehene, direkte Verbindungen vom Kühlmittel-Verteilraum 12 in die Wegführleitungen 7. Diese Verbindung dient, wie erwähnt, der Entlüftung und unter Umständen der Ableitung überschüssige. Kühlmittelmengen. Obwohl die gezeigte Konstruktion mit einem getrennten Ventilkorb 3 im Zylinderdeckel 4 fabrikatorisch zweckmäßig ist, ist es ebenso möglich, den Kühlmittel-Verteilraum 12 und die Wegführleilungen 7 sowie die Bohrungen 5 direkt im Zylinderdeckel 4 vorzusehen, der in diesem Fall mit seinem Kühlsystem beispielsweise als Guß-Stück hergestellt werden kann.At the tip of its triangular cross-section, the coolant distribution space 12 ends in an intermediate valve cage 3 and cylinder cover 4 formed gap 15, the transverse bores 16 through a coolant distribution space 12 separating wall 17 from cooling space 6, which wall is part of valve cage 3, with removal lines 7 associate. The gap! 5 and the transverse bores 16 form the cooling space 6 short-circuited with throttling points Direct connections provided for the flow from the coolant distribution space 12 into the discharge lines 7. As mentioned, this connection is used for venting and, under certain circumstances, for draining off excess. Coolant quantities. Although the construction shown with a separate valve cage 3 in the cylinder cover 4 Is expedient in terms of manufacturing, it is also possible to use the coolant distribution space 12 and the removal lines 7 and the holes 5 to be provided directly in the cylinder cover 4, which in this case with its cooling system for example, can be made as a cast piece.
Der Kühlmittel-Verteilraum 12 bildet für das Kühlmittel einen Druckraum, von dem aus es in einer Vielzahl gleichgerichteter, zur Drallerzeugung mit einer Umfangskomponente behafteter Stromfäden in den eigentlichen Kühlraum 6 eintritt. So entsteht, wie bereits geschildert, im Kühlraum 6 ein rotationssymmetrisch zur Achse 18 ausgebildeter rotierender Flüssigkeitsring aus Kühlmittel, der in einer turbulencen Strömung rotiert und die Wärme aus dem Ventilsitz 2 abführt. Die Turbulenz der Strömung wird dabei dadurch gewährleistet, daß die Kühlwassermenge, dit Querschnitte der Bohrungen 5 und das Volumen des Kühl^aumes 6 entsprechend aufeinander abgestimmt werden. Die rotationssymmetrische Kühlung des Ventilsitzes 2 verhindert Verwerfungen.The coolant distribution space 12 forms for the coolant a pressure chamber, from which there is a multitude of rectified, for swirl generation with a Circumferential component of afflicted stream filaments enters the actual cooling space 6. This is how it arises described, in the cooling space 6 a rotationally symmetrical to the axis 18 designed rotating liquid ring from coolant, which rotates in a turbulent flow and dissipates the heat from the valve seat 2. the Turbulence of the flow is guaranteed by that the amount of cooling water, the cross sections of the bores 5 and the volume of the cooling space 6 accordingly be coordinated. The rotationally symmetrical cooling of the valve seat 2 prevents Faults.
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
Claims (2)
an mindestens eine Zufuhrleitung angeschlossener,
ringförmiger Kühlmittelverteilraum vorgesehen ist,
den eine Anzahl Bohrungen mit einem ebenfalls
ringförmigen Kühlraum verbinden, von dem aus
Wegführleitungen für das erwärmte Kühlmittel aus- io
gehen, dadurch gekennzeichnet, daß der
Kühlmittelverteilraum (12) den Kühlraum (6) außen
ringförmig umschließt und mit mindestens einem
Teil seiner Höhe mindestens einen Teil der Niveauhöhe des Kühlraumes (6) überdeckt, wobei der Kühl- 15 Stellen erfolgen, ohne daß zuvor eine gleichmäßige Verraum (6) und der Kühimittelverteilraum (12) durch teilung in einem Kühlmittel-Verteilraum vorgesehen ist. eine Trennwand (17) voneinander getrennt sind, und Eine möglichst ungestörte Ringströmung und damit eidaß ferner die Bohrungen oder Kanäle (5) im Be- ne gleichmäßige Temperaturverteilung können auch reich der Höhenüberdeckung beider Räume (6, L?) mit diesen bekannten Kühlmittelsystemen nicht erreicht im wesentliche1·* horizontal auf dem ganzen Umfang 20 werden.1. Liquid-cooled valve seat for an outlet valve of a reciprocating internal combustion engine, wherein a, 5
connected to at least one supply line,
annular coolant distribution space is provided,
the a number of holes with one as well
connecting annular cooling space from which
Removal lines for the heated coolant aus- io
go, characterized in that the
Coolant distribution space (12) the cooling space (6) outside
ring-shaped and with at least one
Part of its height covers at least part of the level of the cooling space (6), with the cooling 15 points taking place without a uniform storage space (6) and the coolant distribution space (12) being provided by division in a coolant distribution space. a partition (17) are separated from each other, and a ring flow as undisturbed as possible and thus also the bores or channels (5) in the plane even temperature distribution can not be achieved with these known coolant systems even when the two spaces (6, L?) overlap in height essentially 1 · * horizontally over the entire circumference of 20.
angeschlossener, ringförmiger Kühlmittel-Verteilraum
vorgesehen ist, den eine Anzahl Bohrungen mit einem
ebenfalls ringförmigen Kühlraum verbinden, von dem 45
aus Wegführleitungen für das erwärmte Kühlmittel ausgehen. The invention relates to a liquid-cooled 40-axis rotationally symmetrical temperature distribution in the valve seat for an outlet valve of a piston-type combustion valve seat, with an additional machine where one is connected to at least one supply line
connected, ring-shaped coolant distribution space
is provided that a number of holes with a
also connect ring-shaped cooling space, of which 45
emanate from removal lines for the heated coolant.
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