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Die Erfindung betrifft einen Ventilkorb für Brennkraftmaschinen, insbesondere für mit Schweröl betriebene Großmotoren, der eine einen Ventilschaft aufnehmende Zentralbohrung, einen Gaskanal und einen mit einem Ventilteller flächig abdichtenden, mit verschleißfestem Material versehenen Sitzring aufweist, mit einem Oberteil und einem lösbar und zentriert damit verbundenen Unterteil, mit einem im Unterteil im Bereich des Sitzringes ausgebildeten Ringkanal, der über Dichtstutzen mit im Oberteil ausgebildeten Zu- und Ableitungskanälen für eine Kühlflüssigkeit verbunden ist, wobei im Bereich zwischen Dichtstutzen und Oberteil mindestens eine O-Ring-Dichtung angeordnet ist.
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Die in Verbrennungsmotoren eingesetzten Ventile werden bei modernen und größeren Motoren kontinuierlich gekühlt. Hierzu sind im Ventilgehäuse Kühlräume und Kühlkanäle angeordnet, die kontinuierlich von Kühlwasser durchflossen werden. Dadurch wird das gesamte Ventilgehäuse und insbesondere das sich in der Zentralbohrung im Gaskanal auf- und abbewegende Ventil gekühlt. Dort, wo der Ventilteller zur Abdichtung auf den unteren Rand des Ventilgehäuses aufgepreßt wird, unterliegt das Gehäuse einem erheblichen Verschleiß. Dieser Verschleiß wird dadurch weitgehend vermindert, daß auf den unteren Rand ein aus verschleißfestem Material bestehender Ring aufgebracht, d. h. z. B. aufgeschweißt ist. Dennoch tritt in diesem Bereich weiterhin Verschleiß auf, auch wenn dieser Bereich durch einen gezielt angeordneten Ringkanal kontinuierlich mitgekühlt werden kann. Dann muß das gesamte Ventilgehäuse, das auch als Ventilkorb bezeichnet wird, aus dem Zylinderkopf herausgenommen erden. Da in der Regel die notwendigen Arbeiten zur Neuaufbringung des aus verschleißfestem Material bestehenden Ringes am Einsatzort des Motors nicht vorgenommen werden können, muß eine entsprechende Zahl von Ventilgehäusen bzw. Ventilkörben jeweils vorgehalten werden. Die Ventilkörbe werden dann dadurch wieder aufgearbeitet, daß der untere Teil des Gehäuses im Bereich des Ringkanals abgetrennt wird, vorzugsweise durch Aufschneiden der vorher angebrachten Schweißnaht, um dann gegen ein neues Teil ausgetauscht zu werden. Dieses neue Teil muß dann nach dem Anschweißen noch weiter bearbeitet und angepaßt werden, wozu das gesamte Ventilgehäuse in die Bearbeitungsvorrichtung eingespannt und bearbeitet werden muß. Der Aufwand ist entsprechend groß. Nur den aus verschleißfestem Material bestehenden Ring abzuarbeiten und neu aufzubringen, würde ebenfalls einen zu großen Aufwand darstellen, zumal es schwierig ist, den für das Ventil notwendigen gleichförmigen und sicheren Sitz zu gewährleisten. Aus den besagten Gründen ist es beispielsweise bei Schiffsmotoren notwendig und vorgeschrieben, daß entsprechend der Anzahl der vorhandenen eingesetzten Zylinder mehrere Ventilkörbe vorgehalten werden müssen, um jederzeit gegen einen verschlissenen Ventilkorb ausgetauscht zu werden.
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Diese Ventilkörbe werden dann am nächstmöglichen Hafen gegen andere ausgetauscht, die im Hafen oder beim Herstellerwerk wie oben geschildert überarbeitet werden. Neben dem großen Aufwand für die Anfertigung der genauen Sitzflächen und der sonstigen Anpassung ist von Nachteil, daß diese Arbeiten jeweils nur mit Spezialvorrichtungen durchgeführt werden können und daß die vorhandenen Ventilkörbe durch das häufige Auswechseln und Transportieren frühzeitig beschädigt und abgenutzt werden, so daß derartige Gehäuse eine verhältnismäßig kurze Standzeit aufweisen.
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Aus der DE-OS 28 16 400.3 ist ein gattungsgemäßer Ventilkorb bekannt, bei dem die Teilung zwischen Ober- und Unterteil bzw. wie dort gesagt ist zwischen Ober- und Zwischenteil in den Bereich des Gaskanalabknicks gelegt ist. Ober- und Unterteil werden dabei durch lange Gewindeschrauben miteinander verbunden, wobei zumindest einzelne dieser Schrauben in den Gaskanal hineinreichen. Der Ventilkorb ist darüber hinaus wie üblich im Bereich des Ringkanals geteilt, wobei das Zwischenteil und der untere Ring über Schweißung miteinander verbunden sind. Aufgrund der bei den Schweißarbeiten auftretenden Wärmebeanspruchung erfolgt eine negative Beeinflussung des oberen Teils des langen Zwischenteils. Damit verbunden sind eine Verkürzung der Standzeit dieses Zwischenteils und damit des gesamten Ventilkorbes und darüber hinaus ein erheblicher Materialaufwand, da jeweils bei den notwendig werdenden Wartungsarbeiten das aus dem unteren Ring und Zwischenteil bestehende Ventilkorbteil ausgewechselt werden muß. Nachteilig ist weiter, daß neben dem hohen Materialaufwand für dieses Verschleißteil auch die Wartungsarbeiten insgesamt verhältnismäßig aufwendig sind, weil das Anbringen der Halteschrauben umständlich und zeitaufwendig ist. Außerdem muß darauf geachtet werden, daß diese Halteschrauben richtig angebracht sind, da ansonsten ein ausreichend sicherer Sitz und eine ausreichend sichere Verbindung zwischen den verschiedenen Teilen des Ventilkorbes nicht gewährleistet ist. Nachteilig ist insbesondere, daß eine Nachrüstung vorhandener Ventilkörbe ausgeschlossen ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Wartungsaufwand bei derartigen Ventilkörben sowohl bezüglich Material wie auch Arbeitszeit zu reduzieren und die Nachrüstung von vorhandenen Ventilkörben zu ermöglichen.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Ober- und Unterteil über senkrecht zur Achse des Ventils gerichtete Verbindungselemente im Bereich der Zentrierung dieser Teile fest verbindbar sind und daß zwischen dem unteren Rand der Dichtstutzen und dem Unterteil ein Kupferdichtring vorgesehen ist.
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Bei einem derart ausgebildeten Ventilkorb ist es möglich, die Trennebene zwischen Ober- und Unterteil des Ventilkorbes ganz dicht an den Sitz zu legen. Dadurch wird vor allem eine erhebliche Materialeinsparung erzielt, so daß nun dieses untere Teil praktisch als Wegwerfteil Verwendung finden kann. Ferner ergibt die tiefe Lage der Trennebene eine wesentlich verbesserte Fluchtung zwischen Ober- und Unterteil. Schließlich wird so die Möglichkeit geschaffen, auch bisher im Sitzbereich ungekühlte Sitzringe durch Umrüstung auf den Anmeldungsgegenstand zu kühlen. Da die Schweißarbeiten beim Herstellen des Ringkanals auf das schmale Unterteil, d. h. diesen schmalen Reifen beschränkt sind, kann eine wärmemäßige Beeinflussung bzw. Beeinträchtigung durch diese Schweißarbeiten am übrigen Ventilkorb meist nicht eintreten. Damit erhöht sich auch die Gesamtstandzeit des Ventilkorbes.
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Nach einer zweckmäßigen Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Verbindungselemente Gewindestiftschrauben sind. Diese Gewindestiftschrauben sind so angeordnet und ausgebildet, daß sie durch Verschmutzung und durch Feuchtigkeit nicht beansprucht werden, so daß ihre Wirksamkeit auch nach längeren Standzeiten im Motor gegeben bleibt. Sie werden so weit aus dem Oberteil herausgeschraubt, daß das Unterteil abgenommen werden kann und zwar zusammen mit den darin sitzenden Gewindestiftschrauben. Damit ist es möglich, das neue Unterteil vormontiert mit Gewindestiftschrauben anzuliefern, so daß auch die Gewindestiftschrauben mit dem alten Unterteil zusammen weggeworfen werden können.
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Eine gute Dichtung im Bereich der Teilung ist gegeben, da erfindungsgemäß die Gewindestiftschrauben eine vorzugsweise um 60° abgeschrägte Spitze aufweisen. Über diese besonders ausgebildete Spitze wird mit dem Eindrehen der Gewindestiftschrauben gleichzeitig das Unterteil an das Oberteil oder umgekehrt herangepreßt, so daß die gewünschte Dichtwirkung zusätzlich eintritt. Dies gilt um so mehr, als nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung vorgesehen ist, daß im Oberteil die Spitzen der Gewindestiftschrauben aufnehmende Zentrierbohrungen ausgebildet sind, die höher gesetzt sind als die Spitzen selbst. Damit "hebt" die Gewindestiftschraube beim Eindringen in die Zentrierbohrung das Unterteil in Richtung Oberteil an und preßt die beiden Teile aneinander.
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Nach einer zweckmäßigen Weiterbildung sind die Dichtstutzen, die in das Unterteil einschraubbar sind, mit korrespondierendem Gewinde ausgerüstet. Der Dichtstutzen wird somit in die Erweiterungsbohrung des Unterteils eingedreht und liegt damit fest, so daß anschließend das Unterteil sicher auf das Oberteil aufgeschoben werden kann, wobei die Dichtstutzen die Führung bilden und zugleich sicherstellen, daß das Unterteil immer an der gleichen Stelle und in der gleichen Form mit dem Oberteil verbunden wird. Die notwendige Sicherheit des Systems ist somit gewährleistet.
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Die Erfindung zeichnet sich inbesondere dadurch aus, daß die sich zwangsweise durch den Verschleiß des Ringes am unteren Teil des Ventilkorbes ergebenden Wartungsarbeiten vereinfacht und reduziert werden. Durch Schonung des übrigen Ventilkorbes und durch seinen kontinuierlichen Einsatz werden die Standzeiten erhöht, wobei der jeweils auszutauschende Ring mit dem ihn aufnehmenden Unterteil als Wegwerfteil einfach zu handhaben und anzubringen ist. Gleichzeitig bietet die Erfindung die Möglichkeit, vorhandene Ventilkörbe so umzurüsten, daß auch sie mit entsprechendem unteren Ring zur Kühlung des Ventiltellers eingesetzt werden können.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnung, in der bevorzugte Ausführungbeispiele mit den dazu notwendigen Einzelheiten und Einzelteilen dargestellt sind. Es zeigt
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Fig. 1 ein Ventilgehäuse im Schnitt und in zweiteiliger Ausführung,
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Fig. 2 den unteren Teil des Ventilgehäuses im Schnitt mit langen Dichtstutzen,
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Fig. 3 ein Querschnitt des Ventilgehäuses mit Bereich der Dichtstutzen und
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Fig. 4 eine andere Ausbildung der Verbindung zwischen Ober- und Unterteil des Ventilgehäuses.
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Das in Fig. 1 im Schnitt dargestellte Gehäuse ist mit Ventil 2 in den nur angedeuteten Zylinderdeckel 5 eingesetzt. Das Ventil 2 weist einen großen Ventilteller 3 und einen langen Ventilschaft 4 auf. Der Ventilschaft 4 ist insbesondere im oberen Teil des Gehäuses in der Zentralbohrung 6 geführt und im unteren Teil durchläuft er den Gaskanal 7.
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Beidseitig des Ventilschaftes 4 sind in dem Gehäuse 1 Kühlkanäle 8, 9 vorgesehen, wobei diese bis in den unteren Teil bzw. dem dem Ventilteller 3 zugeordneten Teil heruntergezogen sind. Um dabei insbesondere den Sitz, an dem der Ventilteller 3 anliegt, mitzukühlen, ist im Bereich des unteren Randes des Gehäuses 1 ein Ringkanal 10 ausgebildet. Über diesen Ringkanal 10 wird der aus verschleißfestem Material bestehende Ring 11 und dementsprechend auch der Teil des Ventiltellers 3 mitgekühlt.
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Der Ringkanal 10 wird über die Kühlwasserzuführung und die Zuleitungskanäle 15 sowie Ableitungskanäle 16 mit Kühlwasser ver- und entsorgt.
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Der am unteren Rand angebrachte aus verschleißfestem Material bestehende Ring 11 verschleißt und muß dann durch einen neuen ersetzt werden, um einen dichten Dicht des Ventiltellers 3 zu gewährleisten. Diese Arbeiten werden dadurch erleichtert, daß das Gehäuse 1 aus dem Oberteil 18 und dem Unterteil 20 besteht, wobei die Teilung 19 zwischen dem Ober- und Unterteil 18, 20 im Bereich oberhalb des Ringkanals 10 liegt.
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Der Ringkanal 10 wird abgedeckt und verschlossen, wobei diese Arbeiten an einem aus Normalstahl bestehenden Unterteil 20 erfolgen.
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Die Teilung 19 ist in Form eines Zentrierringes 22 ausgebildet, über den gleichzeitig die leichte und sinnvolle Anbringung von Gewindestiftschrauben 23 ermöglicht ist. Fig. 3 verdeutlicht, wie und wo diese Gewindestiftschrauben 23 angebracht werden.
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Außerdem sind die Zu- und Ableitungskanäle 15, 16 zwischen Ober- und Unterteil 18, 20 durch Dichtstutzen 24, 25 verbunden. Diese Dichtstutzen werden beispielsweise, wie Fig. 1 verdeutlicht, einerseits in das Oberteil 18 eingeschraubt und am anderen Ende über einen Dichtring 29 abgedichtet.
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Die Gewindestiftschrauben 23 weisen, wie die Fig. 1 und 3 verdeutlichen, eine Spitze 26 auf, die in eine speziell ausgebildete Zentrierbohrung 27 im Oberteil 18 einführbar ist. Gehalten sind sie dabei im wesentlichen durch die Bohrung 28 im Unterteil 20. Der dichte Sitz zwischen Ober- und Unterteil 18, 20 wird dabei erreicht, indem die Spitze 26 mit 60° angefertigt ist, so daß beim Einschrauben der Gewindestiftschraube 23 in die Zentrierbohrung 27 automatisch ein Aneinanderpressen von Oberteil 18 und Unterteil 20 erfolgt.
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Fig. 2 verdeutlicht eine Ausbildung, bei der eine optimale Abdichtung der Zu- und Ableitungskanäle 15, 16 dadurch erfolgt, daß die Dichtstutzen 24, 25 in dem in das Oberteil 18 weit hineinreichenden Teil und am oberen Ende an die Kanalwandung 30 dicht anliegende O-Ringdichtungen 31, 32 aufweisen. Dadurch ist am oberen Rand 37 eine optimale Abdichtung erreicht und sichergestellt, daß auch beim Verkanten, Verrutschen oder sonstwelchen Beanspruchungen Kühlwasser nicht über diesen Teil in den Motor hineinlaufen kann.
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Am unteren Rand 38 ist eine Kupferdichtung 33 vorgesehen, die die Erweiterungsbohrung 34 zusätzlich abdichtet. Die Erweiterungsbohrung 34 ist vorgesehen, um die Dichtstutzen 24, 25 mit entsprechend großem Durchflußquerschnitt verwenden zu können. Die Erweiterungsbohrung 34 bzw. deren Wandung und die Dichtstutzen 24, 25 weisen am unteren Ende ein korrespondierendes Gewinde 35, 36 auf, über das die Dichtstutzen 24, 25 in den als Wegwerfteil anzusehenden Unterteil 20 eingesetzt werden. Über diese Ausbildung ist somit sichergestellt, daß auch die Dichtstutzen 24, 25 mit den oben aufgesetzten O-Ringdichtungen 31, 32 und der Kupferdichtung 33 bei notwendig werdenden Wartungsarbeiten immer mit ausgewechselt werden. Dadurch ist ein immer sicherer Sitz und immer dichter Sitz des Unterteils 20 am Oberteil 18 sichergestellt.
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Fig. 4 zeigt eine weitere Ausbildung, bei der Ober- und Unterteil 18, 20 über einen Klemmring 40 aneinandergeklemmt sind. Hierzu weisen Oberteil 18 und Unterteil 20 Ansätze 41, 42 auf, hinter die der Klemmring 40 gedrückt und eingeklemmt wird.
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Nach der in Fig. 3 wiedergegebenen Ausführung sind insgesamt sechs Gewindestiftschrauben 23 vorgesehen, über die die sichere lösbare Verbindung zwischen Oberteil 18 und Unterteil 20 gewährleistet ist. Die Gewindestiftschrauben sind mit 23, 23 a , 23 b bezeichnet, während die gleich ausgebildeten Dichtstutzen mit 24, 25 bezeichnet sind.