FR2532360A1 - Plate valve assembly for engine exhaust valve - Google Patents
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Abstract
Description
L'invention concerne une soupape champignon pour un sélecteur de circuit de gaz,en particulier une
soupape d'échappement destinée à une machine Diesel à combustion interne, suralimentée, à deux ou quatre temps. Ces dernières soupapes constituent un composant critique de la machine car elles déterminent en grande mesure le bon fonctionnement de celle-ci. Une soupape d'échappeeent répond aux exigences suivantes: bonne endurance, bonne résistance à la chaleur et rigidité thermi- que, température de fusion levée, soudabilité pour les réparations, bonne transmission thermique, faible dilatation thermique, bonne résistance à la corrosion par la chaleur et par le soufre, faible tendance àu grippage et prix de revient minime des composants.The invention relates to a mushroom valve for a gas circuit selector, in particular a
exhaust valve for a two or four stroke supercharged diesel internal combustion machine. These latter valves constitute a critical component of the machine because they largely determine the proper functioning thereof. An exhaust valve meets the following requirements: good endurance, good heat resistance and thermal rigidity, high melting temperature, weldability for repairs, good thermal transmission, low thermal expansion, good resistance to corrosion by heat and by sulfur, low tendency to seize up and minimal cost price of the components.
Toutes ces exigences ne peuvant être remplies par une seule matière première, on a donc depuis toujours cherché des solutions de compromis. De telles solutions sont constituées par le chromage de la tige de guidage, le stellitage ou le placage des surfaces de siège à l'extrémité de soupapes du type champignon ainsi que la formation de canaux dans la soupape,permettant de transporterun fluide de refroidissement. All these requirements can not be met by a single raw material, so we have always sought compromise solutions. Such solutions are formed by chroming the guide rod, stellitage or plating of the seating surfaces at the end of mushroom-type valves as well as the formation of channels in the valve, making it possible to transport a cooling fluid.
De telles solutions sont très complexes tant au point de vue matière première que prix de revient et ne mènent pas toujours à la longue aux résultats recherchés. Such solutions are very complex both from a raw material and cost point of view and do not always lead in the long run to the desired results.
Le problème qui est à la base de la présente invention est de produire une soupape du type mentionné ci-dessus qui puisse s'adapter aux exigences mentionnées ci-dessus avec une dépense moindre en matière première et une meilleure fabrication et qui en outre puisse se réparer plus facilement dans le cas d'un endommagement. The problem which is the basis of the present invention is to produce a valve of the type mentioned above which can adapt to the requirements mentioned above with less expenditure of raw material and better manufacture and which moreover can repair more easily in the event of damage.
Ce problème est resolu selon la présente invention en ce que le corps de soupape est subdivisé en une tige de guidage cylindrique et un corps d'obturation du type champignon, et en ce que ces deux pièces sont réunies l'une à l'autre par un joint à ajustement serré. Par cette conformation, il est possible de façon simple de sélectionner pour chacune des deux pièces une matière première respective qui ne satisfait que les exigences de cette pièce. Eh outre,il en résulte également des avantages de technique de fabrication du fait que la pièce d'obturation du type champignon peut être fabriquée par un estampage simple, tandis qu'on utilise pour la tige de guidage une matière en barre laminée de section transversale ronde.Par l'utilisation d'un joint à ajustement serré, la tige de guidage et le corps d'obturation peuvent être à nouveau séparés l'un de l'autre,si bien que la soupape peut être réparée de façon simple dans le cas d'endommagement. This problem is solved according to the present invention in that the valve body is subdivided into a cylindrical guide rod and a shutter body of the mushroom type, and in that these two parts are joined together by a tight fit seal. By this conformation, it is possible in a simple way to select for each of the two parts a respective raw material which meets only the requirements of this part. In addition, it also results in advantages of manufacturing technique in that the closing piece of the mushroom type can be produced by simple stamping, while a material of laminated bar of cross section is used for the guide rod. By using a tight fitting seal, the guide rod and the sealing body can be separated from each other again, so that the valve can be easily repaired in the damage.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description détaillée qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation, qui est faite en référence aux dessins annexes sur lesquels les différentes figures représentent respectivement des vues partiellement en projection et en coupe, comme suit:
. la figure 1 est une forme de réalisation très simple d'une soupape d'échappement selon la présente invention;
les figures 2 et 3 représentent chacune un exemple modifié de réalisation;
les figures 4 et 5 representent chacune un exemple de réalisation pour l'utilisation d'un fluide hydraulique sous pression pour le montage et le démontage; et
. la figure 6 est un exemple de réalisation de la soupape avec refroidissement.Other characteristics and advantages of the present invention will emerge from the detailed description which follows of several exemplary embodiments, which is made with reference to the accompanying drawings in which the various figures respectively represent views partially in projection and in section, as follows :
. Figure 1 is a very simple embodiment of an exhaust valve according to the present invention;
Figures 2 and 3 each show a modified embodiment;
Figures 4 and 5 each show an embodiment for the use of a pressurized hydraulic fluid for mounting and dismounting; and
. Figure 6 is an exemplary embodiment of the valve with cooling.
Selon la figure 1, la soupape de sortie 1 d'une machine à combustion interne Diesel suralimentée est constituée par deux pièces séparables l'une de l'autre, à savoir un corps d'obturation 2 du type champignon et une tige de guidage 3 en forme de barre. Le corps d'obturation 2 comporte la surface habituelle d'étanchéité conique 4 qui coopère avec la surface de siège correspondante conique se trouvant dans le siège de soupape non représenté de la tête de cylindre. Le corps d'obturation 2 présente un alésage cylindrique central traversant 5 dans lequel est disposée une extrémité de la tige de guidage 3 correspondante cylindrique.La tige de guidage 3 et le corps d'obturation 2 sont reliés l'un à l'autre par un joint à ajustement serré qui est constitué en élevant la température du corps d'obturation 2 vis- -vis de celle de la tige de guidage 3, en réunissant les deux pièces et ensuite en emmanchant le corps d'obturation sur la tige de guidage lors du refroidissement de ce corps. According to Figure 1, the outlet valve 1 of a supercharged Diesel internal combustion machine consists of two parts separable from each other, namely a shutter body 2 of the mushroom type and a guide rod 3 shaped like a bar. The closure body 2 comprises the usual conical sealing surface 4 which cooperates with the corresponding conical seat surface located in the valve seat (not shown) of the cylinder head. The shutter body 2 has a through cylindrical central bore 5 in which is disposed one end of the corresponding cylindrical guide rod 3. The guide rod 3 and the shutter body 2 are connected to each other by a tight fitting seal which is formed by raising the temperature of the sealing body 2 vis-à-vis that of the guide rod 3, by joining the two parts and then by fitting the sealing body on the guide rod when this body cools.
Cette liaison d'emmanchement peut également être réali- sée non pas par le chauffage du corps d'obturation 2 avant l'assemblage, mais en réduisant la température de la tige de guidage 3 de façon correspondante par refroidissement. Lorsqu'elle est réchauffée, la tige de guidage est comprimée fermement dans l'alésage 5.This fitting connection can also be achieved not by heating the closure body 2 before assembly, but by reducing the temperature of the guide rod 3 correspondingly by cooling. When reheated, the guide rod is compressed firmly into bore 5.
Le corps d'obturation 2 est constitué par une matière première qui peut particulièrement résister aux températures élevées et aux propriétés corrosives du gaz d'-8chappement. De telles matières premières pressentent une teneur élevée en nickel comme par exemple le RNimonic'80A". La tige de guidage 3 par contre est fabriquée en une matière première qui correspond de façon optimale aux conditions posées à propos. de la tige. The shutter body 2 is constituted by a raw material which can particularly withstand the high temperatures and the corrosive properties of the exhaust gas. Such raw materials have a high nickel content, for example RNimonic'80A ". The guide rod 3, on the other hand, is made of a raw material which optimally corresponds to the conditions set for the rod.
Grâce au joint à ajustement serré entre le corps d'obturation 2 et la tige de guidage 3,11 est possible d'exécuter relativement simplement des rEpa- rations sur la soupape en séparant l'une de l'autre les deux pièces et en échangeant la pièce endommagée. Thanks to the tight fit seal between the sealing body 2 and the guide rod 3.11, repairs to the valve can be carried out relatively simply by separating the two parts from one another and exchanging the damaged part.
Dans l'exemple de réalisation selon la figure 2,on prévoit dans le corps.d'obturation 2, à la place d'un alésage cylindrique traversant,un alésage 6 fermé d'un côté,c'est-à-dire un alésage borgne. Par ailleurs,le corps d'obturation 2 et la tige de guidage 3 sont formés comme à la figure 1 et le joint d'ajustement serré a été réalisé comme à la figure 1 par emmanchement. L'application de l'extrémité inférieure de la tige de guidage 3sur la face d'extrémité du trou borgne 6 permet d'intercepter des forces axiales éventuellement importantes qui ne peuvent être absorbées par le joint à ajustement serré. In the embodiment according to Figure 2, there is provided in the obturation body 2, instead of a through cylindrical bore, a bore 6 closed on one side, that is to say a bore one-eyed. Furthermore, the closure body 2 and the guide rod 3 are formed as in FIG. 1 and the tight adjustment joint has been produced as in FIG. 1 by fitting. The application of the lower end of the guide rod 3 on the end face of the blind hole 6 makes it possible to intercept possibly large axial forces which cannot be absorbed by the tight fitting seal.
L'exemple de réalisation selon la figure 3 est modifié du fait que l'extrémité disposée dans le corps d'obturation 2 de la tige de guidage 3 est conformée comme une section légèrement conique qui est enfoncée dans un alésage 7 du corps d'obturation 2 qui, de façon correspondante,est légèrement conique. The exemplary embodiment according to FIG. 3 is modified by the fact that the end disposed in the obturation body 2 of the guide rod 3 is shaped like a slightly conical section which is pressed into a bore 7 of the obturation body 2 which, correspondingly, is slightly conical.
La liaison par emmanchement est à nouveau réalisée comme décrit à, propos de la figure 1.The fitting connection is again carried out as described in connection with FIG. 1.
Cette forme de réalisation avec l'extrémité de la tige de guidage 3 qui se rétrécit coniquement vers le bas peut être également utilisée lorsque l'alésage correspondant de la partie d'obturation 2 ne traverse pas mais est fermé d'un côté comme c'est le cas à la figure 2. This embodiment with the end of the guide rod 3 which tapers conically downwards can also be used when the corresponding bore of the closure part 2 does not pass through but is closed on one side as it is. is the case in Figure 2.
Dans la forme de réalisation avec un alésage traversant, il est d'autre part possible également 'de - conformer la conicité de l'alésage 7 et celle de l'ex trémité de la tige de guidage 3 de façon inverse à celle de la figure 3, c'est-à-dire que l'extrémité plus épaisse de la section légèrement conique se trouve à l'extrémité inférieure de la tige de guidage 3. In the embodiment with a through bore, it is also possible on the other hand to de-conform the taper of the bore 7 and that of the end of the guide rod 3 in reverse to that of the figure 3, that is to say that the thicker end of the slightly conical section is at the lower end of the guide rod 3.
Selon la figure 4, la partie d'obturation 2 est conformée comme à la figure 1, c'est-à-dire avec un alésage cylindrique traversant 5. La tige de guidage 3 présente par contre à son extrémité se trouvant dans l'alésage 5 un canal central 8 qui est muni à son extrémité inférieure d'un taraudage 9 sur lequel peut être raccordé un système d'arrivée d'un fluide hydraulique sous pression Près de l'extrémité supérieure, deux alésages radiaux ou plus 10 bifurquent du canal 8; ils débouchent dans une rainure annulaire 11 delta tige de guidage 3. According to FIG. 4, the closure part 2 is shaped as in FIG. 1, that is to say with a through cylindrical bore 5. The guide rod 3, on the other hand, has its end located in the bore 5 a central channel 8 which is provided at its lower end with a thread 9 to which can be connected a system for supplying a hydraulic fluid under pressure Near the upper end, two or more radial bores 10 branch off from the channel 8; they open into an annular groove 11 delta guide rod 3.
Dans cet exemple de réalisation, le joint à ajustement serré est alors établi à l'aide d'un fluide hydraulique sous pression, en élargissant quelque peu élastiquement le corps d'obturation pour assembler ce dernier et la tige de guidage 3 et lorsque les pièces 2 et 3 ont pris leur position précise l'une par rapport à l'autre, en relâchant le fluide sous pression de manière que la pièce 2 soit emmanchée sur la pièce 3.La méthode est en soi connue. Elle peut s'utiliser aussi pour le dééontage des deux pièces en cas de réparation de la soupape. In this embodiment, the tight fit seal is then established using a pressurized hydraulic fluid, somewhat elastically widening the closure body to assemble the latter and the guide rod 3 and when the parts 2 and 3 have taken their precise position with respect to each other, by releasing the pressurized fluid so that the part 2 is fitted onto the part 3. The method is known per se. It can also be used for removing the two parts in the event of valve repair.
Comme le montre la figure 5, le fluide hydraulique sous pression, au lieu de pénétrer par le bas comme à la figure 4, peut également penétrer par le haut entre les faces de contact du corps d'obturation 2 et de la tige de guidage 3. Dans ce but, on prévoit au centre de la tige 3 un canal 12 qui est muni à son extrémité supérieure non représentée d'un raccordement fileté pour le système d'arrivée. A l'extrémité infe- rieure du canal 12,deux canaux radiaux ou plus 13 bifurquent; ils débouchent dans une rainure annulaire 14 qui se trouve dans la surface à enveloppe de la section de tige, cette dernière étant disposée dans l'alésage 15 du corps d'obturation 2.Cette section est en outre conformée de façon légèrement conique et ceci de manière que l'extrémité plus épaisse du cône se trouve sur l'extrémité libre de la tige de guidage 3. L'alésage 15 de la partie d'obturation 2 est conformé de façon correspondante comme un cône. La conicité de l'alésage 15 et de l'extrémité de la tige 3 peut aussi être inverse, l'alésage pquvant alors être aussi bien traversant que fermé d'un côté, de façon analogue à la figure 3 ou à la figure 2. As shown in FIG. 5, the hydraulic fluid under pressure, instead of penetrating from the bottom as in FIG. 4, can also penetrate from the top between the contact faces of the closure body 2 and of the guide rod 3 For this purpose, a channel 12 is provided at the center of the rod 3 which is provided at its upper end, not shown, with a threaded connection for the inlet system. At the lower end of channel 12, two or more radial channels 13 branch off; they open into an annular groove 14 which is located in the envelope surface of the rod section, the latter being arranged in the bore 15 of the obturation body 2. This section is also shaped slightly conical and this of so that the thicker end of the cone is on the free end of the guide rod 3. The bore 15 of the closure part 2 is shaped correspondingly like a cone. The taper of the bore 15 and of the end of the rod 3 can also be reversed, the bore pquvant then being as well through as closed on one side, in a manner analogous to FIG. 3 or to FIG. 2.
Un exemple de réalisation selon la figure 6 constitue une soupape refroidie en faisant passer par la tige de guidage 3 deux canaux 16 et 17 àaxes parallèlesdont par exemple le canal 16 sert à amener le fluide derefroidissement et le canal 17 à le faire sortir. Le corps d'obturation 2 présente un espace creux concentrique 18 dans lequel pénètre l'extrémité inférieure de la tige de guidage 3. Au voisinage de l'espace creux 18/les canaux 16 et 17 présentent des alésages transversaux 19 ou 20 par l'intermédiaire desquels le fluide de refroidissement pénètre dans l'espace creux ou en sort. Entre l'espace creux 18 et l'extrémité supérieure du corps d'obturation 2, des alésages transversaux additionnels 21 ou 22, débouchant dans une rainure annulaire commune 23 bifurquent à partir des canaux 16 et 17.Ces alésages transversaux 21 et 22 servent à conduire le fluide hydraulique sous pression pour monter ou démonter la soupape, entre les faces de contact cylindriques du corps d'obturation 2 et de la tige de guidage 3. On peut à ce propos prévoir sur les deux canaux 16 et 17 des raccordements pour l'arrivée du fluide sous pression, ou bien cette arrivée n'est raccordée que sur l'un des deux canaux, l'autre canal étant alors fermé par un bouchon. An exemplary embodiment according to FIG. 6 constitutes a valve cooled by passing through the guide rod 3 two channels 16 and 17 with parallel axes, of which for example the channel 16 serves to bring the cooling fluid and the channel 17 to cause it to exit. The closure body 2 has a concentric hollow space 18 into which the lower end of the guide rod 3 penetrates. In the vicinity of the hollow space 18 / the channels 16 and 17 have transverse bores 19 or 20 through the through which the coolant enters or leaves the hollow space. Between the hollow space 18 and the upper end of the closure body 2, additional transverse bores 21 or 22, opening into a common annular groove 23 branch off from the channels 16 and 17. These transverse bores 21 and 22 serve to conduct the hydraulic fluid under pressure to mount or dismount the valve, between the cylindrical contact faces of the closure body 2 and the guide rod 3. In this connection, connections can be provided on the two channels 16 and 17. arrival of the pressurized fluid, or else this inlet is connected only to one of the two channels, the other channel then being closed by a plug.
Dans les formes de réalisation selon les figures 4 à 6, il est également possible de prévoir les alésages transversaux 10, 13 ou 21, 22 non pas sur une seule hauteur mais sur plusieurs étages, plusieurs rainures annulaires étant alors prévues de façon correspondante. On peut aussi prévoir des rainures de répartition pour le fluide hydraulique sous pression connues en soi et de forme en spirale, partant des rainures annulaires 11, 14 ou 23. In the embodiments according to Figures 4 to 6, it is also possible to provide the transverse bores 10, 13 or 21, 22 not on a single height but on several floors, several annular grooves then being provided in a corresponding manner. One can also provide distribution grooves for the hydraulic fluid under pressure known per se and of spiral shape, starting from the annular grooves 11, 14 or 23.
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