CH627820A5

CH627820A5 - Valve cage with cooled valve seat for the exhaust valve of a diesel engine

Info

Publication number: CH627820A5
Application number: CH306678A
Authority: CH
Inventors: George Dr Lustgarten
Original assignee: Sulzer Ag
Priority date: 1978-03-21
Filing date: 1978-03-21
Publication date: 1982-01-29
Also published as: DE2816400A1; FR2420650A1; NL7902063A; DK106279A; JPS54125317A

Description

Die Erfindung betrifft einen Ventilkorb mit gekühlter Ventilsitzfläche für das Auslassventil eines Dieselmotors, mit einem die Ventilsitzfläche aufweisenden Unterteil und einem mit diesem verbundenen Oberteil, der mehrere zum Unterteil führende, in Längsrichtung des Ventilkorbes verlaufende Kühlkanäle aufweist. The invention relates to a valve cage with a cooled valve seat surface for the exhaust valve of a diesel engine, with a lower part having the valve seat surface and an upper part connected to the latter, which has a plurality of cooling channels leading to the lower part and running in the longitudinal direction of the valve cage.

Die Auslassventile eines Dieselmotors sind im Zylinderdeckel eingebaut. Sie dienen der Steuerung der Ausströmung der heissen Auspuffgase und sind sowohl thermisch wie auch mechanisch hochbeanspruchte Teile. Bei einem solchen Ventil wird der über ein Antriebsgestänge angetriebene Ventilkörper im Ventilkorb in einer Führungsbüchse geführt und hin- und herbewegt. Dabei wird der Ventilkörper mit seiner Dichtfläche abwechselnd gegen die Sitzfläche am Ventilkorb gepresstund von dieser abgehoben. Die Sitzfläche ist hohen Temperaturen und hohem Verschleiss ausgesetzt und besteht deshalb aus hartem, verschleissbeständigem Material, beispielsweise aus Stellit. Dieses Material ist auf dem den Ventilkörper umgebenden Ventilkorb meistens aufgeschweisst. The exhaust valves of a diesel engine are installed in the cylinder cover. They serve to control the outflow of hot exhaust gases and are both thermally and mechanically highly stressed parts. In such a valve, the valve body, which is driven via a drive linkage, is guided in the valve cage in a guide bush and moved back and forth. The valve body with its sealing surface is alternately pressed against the seat surface on the valve body and lifted away from it. The seat is exposed to high temperatures and high wear and tear and is therefore made of hard, wear-resistant material, such as stellite. This material is mostly welded onto the valve body surrounding the valve body.

Obschon die Materialien sowohl für den Ventilkörper als auch für die Ventilsitzfläche unter weitgehender Berücksichtigung der strengen Betriebsbedingungen gewählt werden, muss der die Ventilsitzfläche aufweisende Ventilkorb wegen des Verschleisses relativ häufig ausgebaut und gegen einen neuen ausgewechselt werden. Der Ventilkorb unterliegt somit der Bedingung, dass er leicht auswechselbar und mit möglichst geringem Kostenaufwand herstellbar sein soll. Although the materials for both the valve body and the valve seat surface are chosen taking the strict operating conditions into account to a large extent, the valve basket having the valve seat surface has to be removed relatively frequently because of the wear and tear and replaced with a new one. The valve cage is therefore subject to the condition that it should be easy to replace and that it can be produced at the lowest possible cost.

Bei einem bekannten, für hohe Leistungen und Temperaturen bestimmten Ventilkorb ist der die Ventilsitzfläche aufweisende Unterteil aus hochlegiertem Stahlguss mit einem ganz aus niedrig legiertem Stahlguss bestehenden Oberteil zusammengeschweisst. In der Trennfläche der beiden Teile ist ein ringförmiger Kühlkanal ausgebildet, der mit durch den Ventilkorb in axialer Richtung verlaufenden Zuführ- und Abführkanälen für ein Kühlmittel kommuniziert. Ein solcher Ventilkorb ist unwirtschaftlich, da er als Ganzes ausgetauscht werden muss. Seine Herstellung und sein Auswechseln ist entsprechend teuer und aufwendig. In a known valve cage intended for high outputs and temperatures, the lower part comprising the valve seat surface made of high-alloy cast steel is welded together with an upper part made entirely of low-alloy cast steel. An annular cooling duct is formed in the separating surface of the two parts and communicates with supply and discharge ducts for a coolant running through the valve cage in the axial direction. Such a valve basket is uneconomical because it has to be replaced as a whole. Its manufacture and replacement is correspondingly expensive and complex.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen gekühlten Ventilkorb zu schaffen, bei dem der die Ventilsitzfläche aufweisende Teil leicht ausbaubar und auswechselbar ist und der mehr Freiheit in der Wahl der Materialien als der bekannte Ventilkorb zulässt. The object of the invention is to provide a cooled valve cage in which the part having the valve seat surface is easily removable and exchangeable and which allows more freedom in the choice of materials than the known valve cage.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, According to the invention, this object is achieved by

dass zwischen dem koaxial zu einer Ventilführungsbüchse angeordneten Oberteil und dem Unterteil ein mit diesem verbundener, Kühlkanäle aufweisender Zwischenteil vorgesehen ist, dass der Oberteil an dem Zwischenteil lösbar befestigt ist, wobei die Kommunikation zwischen entsprechenden Kühlkanälen des Zwischenteils und des Oberteils sichergestellt ist, und dass Mittel zur Abdichtung der Verbindungsstelle von Oberteil und Zwischenteil gegen Kühlmittelaustritt vorgesehen sind. Durch diese Gestaltung hat der erfindungs-gemässe Ventilkorb den Vorteil, dass nach seinem Ausbau der Zwischenteil mit dem Unterteil vom Oberteil getrennt that between the upper part arranged coaxially to a valve guide bushing and the lower part there is an intermediate part connected to it and having cooling channels, that the upper part is detachably fastened to the intermediate part, the communication between corresponding cooling channels of the intermediate part and the upper part being ensured, and that means are provided to seal the junction of the upper part and intermediate part against coolant leakage. With this design, the valve cage according to the invention has the advantage that after its removal, the intermediate part with the lower part is separated from the upper part

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werden kann. Je nach Abnutzung der Ventilsitzfläche wird entweder diese nachgearbeitet, z.B. durch Schleifen, oder der Zwischenteil mit Unterteil wird ausgewechselt. Diese Arbeiten sind einfach durchzuführen. Darüberhinaus besteht der Vorteil, dass für den Oberteil billigere Materialien verwendet werden können. can be. Depending on the wear of the valve seat surface, either this is reworked, e.g. by grinding, or the intermediate part with the lower part is replaced. This work is easy to do. In addition, there is the advantage that cheaper materials can be used for the upper part.

Nachstehend werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen: Two exemplary embodiments of the invention are explained below with reference to the drawing. Show it:

Fig. 1 einen Axialschnitt entsprechend den Linien I-I in Fig. 2 und 3 durch ein Auslassventil Fig. 1 shows an axial section along the lines I-I in Fig. 2 and 3 through an exhaust valve

Fig. 2 und 3 je einen Querschnitt entsprechend der Linie II-II bzw. III-III in Fig. 1 und 2 and 3 each have a cross section along the line II-II or III-III in Fig. 1 and

Fig. 4 einen Axialschnitt durch ein abgewandeltes Detail des Ventilkorbes. Fig. 4 shows an axial section through a modified detail of the valve body.

Gemäss Fig. 1 ist der an seinem unteren Ende eine Dicht-fiäche 3 aufweisende Ventilkörper 1 in einer Führungsbüchse 2 auf- und abbewegbar angeordnet. In Fig. 1 ist der Ventilkörper 1 in seiner von der Ventilsitzfläche 4 des Ventilkorbes 5 abgehobenen, offenen Stellung gezeigt, in der die Auspuffgase ausströmen können. Der Ventilkorb 5 ist koaxial zur Führungsbüchse 2 im Zylinderdeckel 6 angeordnet. Er besteht aus einem die Ventilsitzfläche 4 tragenden Unterteil 7, einem mit diesem verschweissten Zwischenteil 8 mit unteren Kühlkanälen 9 und einem mit dem Zwischenteil 8 lösbar verbundenen Oberteil 10 mit den oberen Kühlkanälen 11. 1, the valve body 1, which has a sealing surface 3 at its lower end, is arranged so that it can be moved up and down in a guide bushing 2. In Fig. 1 the valve body 1 is shown in its open position raised from the valve seat surface 4 of the valve body 5, in which the exhaust gases can flow out. The valve cage 5 is arranged coaxially to the guide bush 2 in the cylinder cover 6. It consists of a lower part 7 carrying the valve seat surface 4, an intermediate part 8 with lower cooling channels 9 welded thereto and an upper part 10 detachably connected to the intermediate part 8 with the upper cooling channels 11.

Der Oberteil 10 weist einen die Führungsbüchse 2 umgebenden Konusteil 12 sowie mehrere, von diesem ausgehende und nach unten ragende Stege 13 auf, die mit ihrem dem Zwischenteil 8 zugewendeten Ende in einen zum Ventilkörper koaxialen Ring 14 übergehen. Er besitzt eine von seiner unteren Stirnfläche ausgehende, ebenfalls koaxial zylindrische Aussparung 15, in die ein koaxialer zylindrischer Ansatz 16 des Zwischenteiles 8 hineinragt. The upper part 10 has a cone part 12 which surrounds the guide bushing 2 and a plurality of webs 13 which extend from it and project downwards and which, with their end facing the intermediate part 8, merge into a ring 14 which is coaxial with the valve body. It has a likewise coaxial cylindrical recess 15, starting from its lower end face, into which a coaxial cylindrical extension 16 of the intermediate part 8 projects.

Im Oberteil 10 sind mehrere von der Aussparung 15 ausgehende, mit den Kühlkanälen 11 koaxiale Bohrungen 17 ausgebildet. Im Zwischenteil 8 sind gleich viele von dessen Ansatz 16 ausgehende, mit den Bohrungen 17 fluchtende Bohrungen 18 ausgebildet, die zu den unteren Kühlkanälen 9 koaxial sind. In jedem durch zwei Bohrungen 17 und 18 gebildeten Hohlraum ist eine mit ihrer Mantelfläche an den Bohrungen 17 und 18 anliegende Dichtungshülse 19 vorgesehen, um Kühlmittelverluste zu vermeiden. Die Hülsen 19 In the upper part 10, a plurality of bores 17, starting from the recess 15 and coaxial with the cooling channels 11, are formed. In the intermediate part 8, the same number of holes 18, which are aligned with the bores 17 and which are coaxial with the lower cooling channels 9, are formed. In each cavity formed by two bores 17 and 18, a sealing sleeve 19 is provided with its outer surface against the bores 17 and 18 in order to avoid loss of coolant. The sleeves 19

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stellen eine kommunizierende Verbindung zwischen den Kühlkanälen 9 und 11 her. establish a communicating connection between the cooling channels 9 and 11.

Die Kühlkanäle 11 des Oberteils erstrecken sich durch die Stege 13. Die Hälfte der Kühlkanäle 11 führt das flüssige Kühlmittel über mit ihnen verbundene Kühlkanäle 9 zu einem in der Trennfläche zwischen dem Unterteil 7 und dem Zwischenteil 8 ausgebildeten Ringkanal 21. Über die andere Hälfte von Kühlkanälen 9,11 wird das Kühlmittel aus dem Ringkanal 21 abgeführt. Damit wird eine gute Kühlung der Ventilsitzfläche 4 sichergestellt. The cooling channels 11 of the upper part extend through the webs 13. Half of the cooling channels 11 guide the liquid coolant via cooling channels 9 connected to them to an annular channel 21 formed in the separating surface between the lower part 7 and the intermediate part 8. Via the other half of cooling channels 9, 11, the coolant is removed from the ring channel 21. This ensures good cooling of the valve seat surface 4.

Der aus Grauguss bestehende Oberteil 10 ist mittels sechs Verbindungsschrauben 22 - die in Fig. 2 und 3 der Einfachheit halber nicht dargestellt sind - mit dem Zwischenteil 8 lösbar verbunden. Die Schrauben 22 erstrecken sich zwischen benachbarten Stegen 13 durch Durchsteckbohrungen 23 des Ringes 14 hindurch und sind in Gewindebohrungen 24 des Zwischenteiles 8 eingeschraubt. Die aus Stellit bestehende Ventilsitzfläche 4 ist auf dem Unterteil 7 aufgeschweisst, der seinerseits aus hochlegiertem Stahlguss besteht und mit dem aus niedrig legiertem Stahlguss bestehenden Zwischenteil 8 verschweisst ist. Unter Umständen kann der Zwischenteil 8 aus Sphäroguss bestehen und mit dem Unterteil 7 verlötet sein. The upper part 10 made of gray cast iron is detachably connected to the intermediate part 8 by means of six connecting screws 22 - which are not shown in FIGS. 2 and 3 for the sake of simplicity. The screws 22 extend between adjacent webs 13 through push-through bores 23 of the ring 14 and are screwed into threaded bores 24 of the intermediate part 8. The valve seat surface 4 consisting of stellite is welded onto the lower part 7, which in turn consists of high-alloy cast steel and is welded to the intermediate part 8 consisting of low-alloy cast steel. Under certain circumstances, the intermediate part 8 can consist of nodular cast iron and be soldered to the lower part 7.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 des Ventilkorbes ist die Aussparung 15 des Oberteiles 10 mit einem Innengewinde 25 und der Ansatz 16 des Zwischenteiles 8 mit einem dazu passenden Aussengewinde versehen. Anstelle der Bohrungen 17,18 und der Dichtungshülsen 19 sind zur dichten Verbindung des Oberteiles 10 und des Zwischenteiles 8 zwei Dichtungsringe 27 und 28 zwischen diesen Teilen vorgesehen, die in radialer Richtung innerhalb bzw. ausserhalb der Kühlkanäle 9 und 11 in Ringnuten des Ansatzes 16 angeordnet sind. In the embodiment according to FIG. 4 of the valve cage, the recess 15 of the upper part 10 is provided with an internal thread 25 and the shoulder 16 of the intermediate part 8 is provided with a matching external thread. Instead of the bores 17, 18 and the sealing sleeves 19, two sealing rings 27 and 28 are provided between these parts for the tight connection of the upper part 10 and the intermediate part 8, which are arranged in the radial direction inside or outside the cooling channels 9 and 11 in annular grooves of the shoulder 16 are.

Bei beiden Ausführungsbeispielen wird der Ventilkorb 5 aus dem Zylinderdeckel durch Lösen nicht dargestellter Schrauben ausgebaut, wonach die Verbindung zwischen Oberteil 10 und Zwischenteil 8 gelöst wird. Wenn der Ver-schleiss der Ventilsitzfläche 4 nicht zu gross ist, wird nach deren Nachbearbeitung der Zwischenteil 8 wieder mit dem Oberteil 10 verbunden und der Ventilkorb 5 in den Deckel eingebaut. Wenn der Verschleiss der Ventilsitzfläche zu gross ist, wird der Zwischenteil 8 mitsamt dem Unterteil 7 gegen einen entsprechenden neuen Zwischenteil mit Unterteil ersetzt, wonach der Ventilkorb wieder eingebaut wird. In both exemplary embodiments, the valve cage 5 is removed from the cylinder cover by loosening screws (not shown), after which the connection between the upper part 10 and the intermediate part 8 is released. If the wear on the valve seat surface 4 is not too great, the intermediate part 8 is connected again to the upper part 10 after the finishing thereof and the valve cage 5 is installed in the cover. If the wear of the valve seat surface is too large, the intermediate part 8 together with the lower part 7 is replaced by a corresponding new intermediate part with a lower part, after which the valve cage is reinstalled.

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2 Blatt Zeichnungen 2 sheets of drawings

Claims

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1.Valve basket with a cooled valve seat surface for the exhaust valve of a diesel engine, with a lower part having the valve seat surface and an upper part connected to it, which has several cooling channels leading to the lower part and running in the longitudinal direction of the valve basket, characterized in that between the coaxial to a valve guide bushing ( 2) arranged upper part (10) and the lower part (7), an intermediate part (8) connected to the latter and having cooling channels (9) is provided such that the upper part (10) is detachably fastened to the intermediate part (8), the communication between corresponding cooling channels (9 and 11) of the intermediate part and the upper part is ensured, and that means (17, 18, 19, 27, 28) are provided for sealing the connection point between the upper part (10) and the intermediate part (8) against coolant leakage.

2. Valve cage according to claim 1, characterized in that the upper part (10) has a concentric recess (15) starting from its underside and the intermediate part (8)

has a projection (16) which fits into the recess (15) of the upper part.

3. Valve cage according to claim 1, characterized in that the upper part has a number of bores (17) corresponding to the number of cooling channels (11), which start from the underside of the upper part and are arranged coaxially to the cooling channels (11) thereof, and that the intermediate part (8) has corresponding bores (18) which are aligned with the bores (17) in the upper part (10) and extend from the top of the intermediate part (8) and are arranged coaxially with the cooling channels (9) thereof.

4. Valve cage according to claim 3, characterized in that a sealing sleeve (19) is provided for each cooling channel (11), each in one of the bores (17) of the upper part and in the bore (18) of the intermediate part (8) aligned therewith. protrudes and each has a through hole aligned with the corresponding cooling channels (9, 11), and that each sealing sleeve (19) is sealed with its outer surface against both holes (17, 18).

5. Valve cage according to claim 1, characterized in that the upper part (10) is connected to the intermediate part (8) by means of a plurality of connecting screws (22), these screws passing through push-through bores (23) in the upper part (10) and in threaded bores (24 ) of the intermediate part (8) are screwed in.

6. Valve cage according to claim 5, characterized in that the upper part (10) has a plurality of webs (13) distributed over its circumference, which at their ends facing the intermediate part (8) are integrally connected to a ring (14) coaxial with the valve axis are that the upper cooling channels (11) penetrate the webs (13) and that the connecting screws (22) between adjacent webs (13) also pass through through bores (23) extending axially through the ring (14).

7. Valve cage according to claim 1, characterized in that the lower part (7) consists of high-alloy cast steel.

8. Valve cage according to claim 7, characterized in that the intermediate part (8) consists of low-alloy cast steel and is welded to the lower part (7).

9. valve cage according to claim 7, characterized in that the intermediate part (8) consists of nodular cast iron and is soldered to the lower part (7).

10. Valve cage according to claim 1, characterized in that the upper part (10) consists of gray cast iron.

11. Valve cage according to claim 2, characterized in that the recess (15) of the upper part (10) has an internal thread (25) and the extension (16) has a matching external thread.

12. Valve cage according to claim 11, characterized in that between the upper part (10) and the intermediate part (8) two sealing rings (27, 28) are provided, which are arranged in the radial direction inside or outside of the cooling channels (9, 11) .

13. Valve cage according to claim 1, characterized in that the intermediate part (8) near its end facing away from the valve seat surface (4) has a support surface which is intended to rest on a corresponding counter surface in the cylinder cover (6).