具有冷却结构的内冷式阀的制造方法及由该方法制造的阀与流程

本发明涉及一种用于制造内冷式阀的制造方法，在该阀的腔中且在阀座上安装有冷却结构。本发明还涉及使用根据本发明的方法制造的阀。

背景技术：

内冷式阀已经存在相当长时间，在这种阀中，腔体在阀杆中延伸，并且其中钠通过所谓的“振荡冷却”将热量从阀头向阀杆方向输送，阀杆由发动机缸盖冷却。

同样已知的是，在腔体内部通过可插入的阀座布置冷却结构，从而改善从阀座到腔体中冷却剂的热传递。然而，由于阀的材料被将分离的阀座连接至阀头的焊缝所削弱，所以当焊缝失效，并且冷却剂漏入燃烧室，或整个阀座落入燃烧室时，会发生阀故障和发动机的严重损坏。此外，焊接是技术复杂、高成本的加工步骤。

技术实现要素：

因此，希望采取一种方法，使用该方法，冷却结构可以安装在阀座区域内的冷却剂腔的内侧，而不需要阀座区域或阀头区域中单独的焊缝。

根据本发明，提供了一种内冷式阀的制造方法，该方法包括提供具有至少部分为圆柱形的外部的半成品，并通过热成形并使用压印在半成品中生成或加深至少部分为圆柱形的腔体，从而产生阀坯。根据本发明，该方法的特征在于，压印的端面设置有至少一个凹陷，通过该凹陷，在热成形的过程中在腔体的基座上形成结构。因此，通过随后形成在阀杆中的区域，从上方将冷却结构印至阀座的内侧。一段时间后，随后形成阀杆的部分的直径减小，从而使得在随后的阀中存在腔体，该腔体在阀头中的直径大于在阀杆中的直径。通过使用这种方法，可以省去阀头或阀座的区域中任何类型的焊缝。简而言之，该方法可描述为将结构印至阀座区域的腔体中，然后的步骤是将阀坯的一部分形成为阀杆，而基本上不改变阀座中的结构。

该初始步骤可在从盘形或圆柱形半成品成形的过程中直接应用，该盘形或圆柱形半成品被成形为碗状阀坯。然而，对于已经是碗状的半成品，在进一步的加工步骤中也可以将冷却结构印至阀座，同样至少部分地加深凹陷。

在用于内冷式阀制造方法的一个示例性实施例中，成形包括反向挤压。在这样的设计中，可以以单个步骤从原本为圆柱形或盘形的半成品压制阀坯。然后，使用进一步的加工步骤从阀坯形成阀或盘形阀，并将诸如钠的冷却剂引入阀或盘形阀的腔体中。

在本制造方法的另一示例性实施例中，成形包括锻造。阀盘同样可以通过锻造和反向挤压一体成形。

在本制造方法的另一实施例中，该结构包括以圆形或星形延伸的冷却肋。该冷却肋从阀坯的轴线以圆形或星形延伸。

本制造方法的另一个实施例使用压印，该压印将销、锥或截头锥形式的结构压入作为冷却元件的阀座处的腔体内。特别是，具有杆、锥或截头锥形状的冷却元件，由于其较大的表面积，可允许较高的传热。同样地，在活塞基座的边缘处优选使用截头锥体，并在中间使用锥形冷却元件。位于阀或阀坯的对称轴上的锥形冷却元件还可以实现冷却剂流从沿着轴向运动改变为沿着径向朝着盘边缘运动，以改善阀头的冷却。

在本制造方法的另一个实施例中，该结构包括引导叶片，引导叶片可以使阀中的冷却剂在腔体中移动，并绕阀的对称轴旋转。可与径向压缩机涡轮相似地布置引导叶片。

在另一实施例中，该方法还可包括在成形期间或成形之后在阀坯上使阀头一体成型。半成品或阀坯的较低部分由此加宽并成形为阀盘或阀盘边缘。

在用于内冷式阀的制造方法的另一实施例中，在形成阀头之后，阀头旁边的阀坯的直径沿轴向减小，从而形成阀杆。碗状阀坯必须经历进一步的成形，以用作为盘形阀。本发明基于这样的事实：将直径大于随后的阀杆直径的凹陷压入半成品中，其中在凹陷的底部压入结构，该结构改善随后的阀座的冷却。当阀中的后续腔体具有特别大的直径以允许特别大的热量被阀座吸收时，这是特别有利的。由于凹陷的直径较大，所以所提出的方法允许将冷却结构安装或压印在阀座内侧，这是因为在此位置，压印的直径与高度的比值较小，这允许较大的力的传递。这对于传统的空心阀是不可能的，因为用于实现该目的所必须的压印具有非常不利的长度直径比，并且在压印操作期间可能会向侧面屈服。

在内冷式阀的制造方法的另一个实施例中，阀杆是通过分段轧制或旋转锻造形成的，优选地是通过在心轴上进行热锤或冷锤。锻压工具向工件施加径向冲击，从而导致被加工的工件更小的横截面。材料的延伸率比机械加工的质量更高。通过使用心轴，可以确保工件内部的腔体具有所需的内径。

在另一实施例中，制造方法包括在心轴上轧制或楔横轧制，阀杆由轧制形成。

根据本发明的另一方面，提供了使用上述方法之一制造的内冷式阀。

附图说明

下面参照非限制性示意图来解释本发明。

图1a至1f举例示出了用于制造根据本发明的内冷式阀的各个部分的剖面图。

具体实施方式

在说明书和附图中使用相同或相似的附图标记来表示相同或相似的部件或元件。

图1a示出了圆柱形半成品2的剖面图，该半成品被用作为制造内冷式盘型阀的初始材料。

图1b示出了形成为碗状的半成品45的剖面图。碗状成型的半成品4是由上方用压印(图未示)形成为碗状。成形可以热成形或冷成形来进行。在本例中，使用了反向挤压，因此与图1中的未成形的半成品2相比，成形半成品4的高度大大增加。压印上的凹坑在成形的腔体的基座上被压成肋或立面。这些肋或立面形成冷却结构6，通过该结构6，凹陷的表面积得到了显著地增加，目的是增加从随后的阀座到冷却剂的热传递。

一个良好的直径与长度的比值允许使用反向挤压，而不存在压印受到横向变形的风险。

图1c示出了碗状成形的半成品4，其已进一步成形为第一阀坯8。类似的压印可用于通过侧向挤压和反向挤压形成阀头16，冷却结构6仍位于凹陷内。由于侧向挤压的结果，可以增大阀头16区域中的第一阀坯8的直径，并且在此步骤中，阀座18的厚度也大大减小。通过反向挤压部件，可以同时增加阀杆部分20的长度，其中阀杆部分的直径不增加。

同样可以将图1a中的半成品直接形成为第一个阀坯8。因此，第一阀坯8也可以由原本为圆柱形的半成品在单独的步骤中形成，其中在这种方法中，跳过或省略图1b所示的步骤。

图1d示出了第一阀坯8，该阀坯通过在阀杆区域22中轧制、楔横轧制或锤击而进一步加工，以减小阀杆的直径，并增加阀杆的长度，因此生产出第二阀坯10。而且在这个加工步骤中，冷却结构6也没有变形或只有很小变形。

图1e示出了图1d中的第二阀坯10，该阀坯通过在阀杆区域24中轧制、楔横轧制或锤击而进一步加工，因此进一步减小了阀杆24的直径，并进一步增加了阀杆24的长度。由于这些工作步骤，第二阀坯10已形成为第三阀坯12。而且在该加工步骤中，腔30的阀座18的区域中的冷却结构6也很少或没有变形。

图1e示出了在阀杆区域24和阀盘16的过渡段通过轧制、楔横轧制或锤击进一步加工后的第三阀坯12。阀杆26的外直径可以达到或实际上达到最后一步中的最终尺寸。阀杆或腔32或凹陷现在可以注入冷却剂(图未示)，并封闭腔体。减小阀杆26的直径也增加了阀杆26的长度，使其达到或超过最终尺寸。此外，阀杆和阀头可以进行最终加工或研磨。在最后的工作步骤中，腔30的阀座18的区域中的冷却结构6也是容易形成的。然而，总的来说，在阀头16的区域中还保留着相当大的腔体，该腔体还具有冷却结构6，并且冷却结构允许从阀座向腔体32中的冷却剂进行更大的热传递。

权利要求限定了保护范围。

参考标号列表：

2半成品

4碗状成形半成品

6冷却结构

8第一阀坯

10第二阀坯

12第三阀坯

14阀坯

16阀盘

18阀坯

20第一阀坯的阀杆

22第二阀坯的阀杆

24第三阀坯的阀杆

26第一阀坯的阀杆

30冷却剂的空腔/凹陷