ITMI20000884A1 - Valvola di scarico - Google Patents

Description

TESTO DELLA DESCRIZIONI

Stato della tecnica

L'invenzione si riferisce ad una valvola di scarico di un motore endotermico secondo il preambolo della rivendicazione 1, la quale valvola è prevista in particolare per il ricircolo dei gas di scarico.

Una tale valvola di scarico è nota dal documento DE 43 34 370 CI. La nota valvola di scarico presenta un corpo di valvola, al quale è montato un piattello di valvola che coopera con una sede della valvola di scarico. Il piattello può essere collegato con il corpo di valvola, per esempio mediante ribattini.

Per proteggere la guida della valvola dai gas di scarico e per impedire che i gas di scarico defluiscano attraverso la guida della valvola, nella nota valvola di scarico si prevede un soffietto ondulato di metallo che, con una sua estremità, è applicato a tenuta al piattello della valvola e con la sua altra estremità è montato stazionario nel corpo della valvola e viene chiuso dall'involucro della valvola. Il soffietto di metallo avvolge il corpo della valvola e scherma la guida della valvola dai gas di scarico.

Mediante i soffietti di metallo montati sul piattello della valvola, sul medesimo agiscono tre pressioni, vale a dire una pressione su un lato di deflusso della valvola di scarico, la quale assoggetta il piattello di valvola nella direzione di apertura della valvola, una pressione indefinita presente nel vano interno del soffietto di metallo, la quale assoggetta il piattello di valvola nella direzione di chiusura della valvola nonché una pressione su un lato dì afflusso della valvola di scarico, la quale è maggiore della pressione sul lato di deflusso della valvola di scarico ed assoggetta il piattello di valvola su una superficie anulare esternamente al soffietto di metallo in una direzione di chiusura della valvola. Poiché le pressioni sul lato di afflusso e sul lato di deflusso variano continuamente e poiché la pressione nel vano interno del soffietto di metallo non è definita, le pressioni agenti sul piattello di valvola esercitano una forza di entità sconosciuta in una direzione sconosciuta sul piattello di valvola.

Vantaggi dell'invenzione

La valvola di scarico secondo l'invenzione con le caratteristiche della rivendicazione 1 presenta anch'essa un soffietto applicato su un lato del piattello della valvola. Un vano interno del soffietto comunica, mediante un collegamento fluido-conduttivo, con l'altro lato del piattello della valvola, sul quale non è applicato il soffietto, per cui, nel caso di un'osservazione statica, su entrambi i lati del piattello di valvola è presente la stessa pressione. Le pressioni che assoggettano su entrambi i lati il piattello di valvola si equilibrano fra loro almeno sostanzialmente, poiché nessuna forza, o comunque una piccola forza, agisce sul piattello di valvola. Ciò presenta il vantaggio che viene ridotta la forza di apertura e/o di chiusura della valvola. Ulteriormente vantaggioso è il fatto che viene completamente o quasi del tutto evitata una risultante forza di entità e direzione indefinite ed agente sul piattello di valvola. Ciò esemplifica l'apertura e la chiusura della valvola di scarico e permette una riduzione della forza di apertura e/o di chiusura della valvola. Inoltre viene ridotto l'influsso delle oscillazioni di pressione e delle pulsazioni di pressione sul lato di afflusso e/o deflusso sulla valvola di scarico.

Le realizzazioni vantaggiose ed i perfezionamenti delle invenzioni esposte nelle rivendicazione 1 formano l'oggetto delle sottorivendicazioni.

Il collegamento del vano interno del soffietto con quel lato rivolto in senso opposto al soffietto del piattello di valvola può essere per esempio eseguito mediante un corpo cavo di valvola ed eventualmente anche mediante un condotto dal lato di deflusso ovvero di afflusso della valvola di scarico verso il soffietto. Secondo la rivendicazione 2, il collegamento avviene mediante almeno un'apertura di compensazione nel piattello di valvola, vale a dire attraverso quest'ultima. In questo modo, viene realizzato in modo molto semplice il collegamento comunicante del vano interno del soffietto con quel lato del piattello di valvola che è rivolto in senso opposto al soffietto.

Secondo la rivendicazione 4, quale soffietto viene impiegato un cosiddetto soffietto a membrana al posto del soffietto ondulato di metallo previsto nel documento citato all'inizio. Il soffietto a membrana è realizzato a forma di fisarmonica e la sua parete circonferenziale presenta nella sezione assiale una forma a zigzag. Il soffietto a membrana è composto per esempio da singoli dischi perforati (membrane) di forma troncoconica o simile, i quali sono orientati alternativamente uno verso l'altro ed in corrispondenza dei loro bordi circonferenziali interni sono collegati a tenuta di gas, per esempio mediante saldatura. Il soffietto a membrana presenta il vantaggio che esso è flessibile in direzione assiale, permettendo una corsa d'apertura della valvola più grande e la forza necessaria per la sua deformazione assiale è minore rispetto ad un soffietto di metallo.

Disegni

L'invenzione verrà a seguito descritta più dettagliatamente con riferimento a due esempi esecutivi illustrati nei disegni, nei quali:

la fig. 1 illustra una valvola di scarico secondo l'invenzione in una sezione assiale e

la fig. 2 illustra una forma esecutiva modificata della valvola di scarico secondo l'invenzione illustrata nella fig. 1.

Descrizione degli esempi esecutivi

La valvola di scarico 10 secondo l'invenzione illustrata nella fig. 1 è prevista per il comando di una corrente volumetrica dei gas di scarico di un condotto di ricircolo di scarico di un motore endotermico {motore Otto, motore Diesel). La valvola di scarico 10 è alloggiata in un bocchettone di raccordo 12 dei gas di scarico, il quale è applicato mediante flangiatura in senso radiale ad un tubo dell'aria di alimentazione 14 del motore endotermico. Al bocchettone di raccordo 12 dei gas di scarico è per esempio raccordabile un condotto di diramazione connesso ad un collettore di scarico o ad uno scappamento del motore endotermico. Un'alimentazione alla valvola di scarico 10 avviene quindi attraverso il bocchettone di raccordo 12 dei gas di scarico, vale a dire dal basso guardando 11 disegno. Un deflusso avviene nel tubo 14 dell'aria di alimentazione. Il tubo 14 dell'aria di alimentazione si estende per esempio da un filtro dell'aria fino ad un dispositivo d'iniezione del carburante ovvero fino ai cilindri del motore endotermico.

La valvola di scarico 10 presenta un piattello 16 di valvola, il quale è montato ad un'estremità di un corpo 18 di valvola. Il piattello 16 di valvola presenta una forma a disco circolare nonché un collare anulare 20 concentrico sporgente da un suo lato. Inoltre, il piattello 16 di valvola è munito di fori disposti su un cerchio concentrico ideale, i quali formano delle aperture di compensazione 22 del piattello 16 di valvola. Per il montaggio all'estremità del corpo 18 di valvola, il piattello 16 di valvola presenta un foro centrale 24, il quale viene attraversato dal corpo 18 di valvola e si allarga conicamente su quel lato del piattello 16 di valvola che è rivolto in senso opposto al corpo 18 di valvola.

Il piattello 16 di valvola è montato spostabile angolarmente sul corpo 18 di valvola. Per l'applicazione del piattello 16 di valvola, un anello 26 è applicato su quell'estremità del corpo 18 di valvola che s'impegna attraverso il piattello 16 di valvola e viene tenuto fermo mediante ribattini sull'estremità del corpo 18 di valvola. Il collegamento mediante ribattini comporta che l'estremità del corpo 18 di valvola risulta trasformata in una testa 28 di ribattino realizzata di un solo pezzo con il corpo 18 di valvola. Un lato di testa dell'anello 26 che è rivolto ih senso opposto alla testa 28 di ribattino è di forma convessa e, con il lato di testa convesso, l'anello 26 è appoggiato sull'allargamento conico del foro entrale 24 del piattello 16 di valvola e lo tiene spostabile angolarmente sul corpo 18 di valvola.

Il piattello 16 di valvola viene compresso elasticamente all'anello 26. A tale scopo, un elemento elastico 30 è applicato sul corpo 18 di valvola, su quel lato del piattello 16 di valvola che è rivolto in senso opposto all'anello 26, il quale elemento elastico si sostiene su un gradino anulare del corpo 18 di valvola. L'elemento elastico 30 è per esempio una molla a tazza od una stella a lembi elastici. Si può impiegare quale elemento elastico 30 anche una molla elicoidale. L'elemento elastico 30 preme il piattello 16 di valvola contro l'anello 26 ed impedisce che il piattello 16 di valvola si sollevi dall'anello 26. L'elemento elastico 30 fissa quindi il piattello 16 della valvola assialmente sul corpo 18 di valvola. Inoltre, l'elemento elastico 30 orienta il piattello 16 di valvola disposto spostabile angolarmente sul corpo 18 di valvola in un piano radiale rispetto al corpo 18 di valvola.

Il corpo 18 di valvola è disposto su un lato di scarico della valvola di scarico 10. Ciò presenta una serie di vantaggi. Il corpo 18 della valvola, grazie alla sua disposizione sul lato di deflusso della valvola di scarico 10, non è soggetto ai caldi gas di combustione, ma esso viene investito dall'aria di alimentazione non riscaldata per il motore endotermico. Il corpo 18 della valvola non è in questo modo soggetto a nessuna sollecitazione termica. Inoltre, una guida della valvola (boccola 32) non è né termicamente sollecitata, né risulta assoggettata ai gas di scarico del motore endotermico. In questo modo si impedisce che i residui di combustione si depositino sul corpo 18 della valvola. Inoltre, la disposizione del corpo 18 di valvola sul lato di deflusso impedisce che i gas di scarico provenienti dal motore endotermico fuoriescano fra il corpo 18 di valvola e la guida 32 di valvola. Inoltre, mediante la disposizione del corpo 18 di valvola sul lato di deflusso della valvola di scarico 10, un dispositivo d'azionamento 34 della valvola di scarico 10 è disposto sul lato freddo della valvola di scarico 10, il quale non viene termicamente sollecitato dai gas di scarico del motore endotermico.

Nell'esempio esecutivo illustrato dell'invenzione, il dispositivo d'azionamento 34 della valvola di scarico 10 presenta un motore elettrico, in particolare un motore a passi, il quale sposta il corpo 18 di valvola mediante un attuatore ad asta filettata. Il numero di riferimento 34 per il dispositivo d'azionamento è riportato nel disegno sulla carcassa del motore elettrico. Nell'esempio esecutivo illustrato, 1'attuatore ad asta filettata è integrato nel motore a passi e non risulta perciò visibile. Il dispositivo d'azionamento 34 può presentare per esempio anche una capsula a membrana, la cui membrana s'impegna al corpo 18 della valvola ed il cui vano interno è assoggettabile a depressione. L'azionamento della valvola di scarico 10 può avvenire per esempio anche mediante elettromagneti.

Il dispositivo d'azionamento 34 è disposto su quel lato del tubo 14 dell'aria di alimentazione che è opposto alla valvola di scarico 10, laddove il corpo 18 della valvola si estende trasversalmente attraverso il tubo 14 dell'aria di alimentazione. Per la guida e la tenuta del corpo 18 di valvola, in corrispondenza di un punto di passaggio del corpo 18 di valvola attraverso una parete del tubo 14 dell'aria di alimentazione, è conformato un alloggiamento 36 sporgente verso l'interno ed a forma di tubetto, in cui è applicata a pressione una boccola quale guida 32 della valvola. L'alloggiamento 36 presenta un allargamento a forma di gradino anulare su un lato esterno della guida 32 della valvola, in cui è inserita una guarnizione 38. L'alloggiamento 36 su quel lato del tubo 10 dell'aria di alimentazione che è opposto alla valvola di scarico 10, ovvero nel punto, in cui è applicato il dispositivo d'azionamento 34.

Sullo spallamento anulare 20 del piattello 16 della valvola è applicato a tenuta un soffietto a membrana 40. Il soffietto a membrana 40 è disposto su quel lato del piattello 16 di valvola che è rivolto in senso opposto al corpo di valvola, quindi su quel lato di afflusso della valvola di scarico 10 che è soggetto ai gas di scarico del motore endotermico. Il soffietto a membrana 40 è costituito da dischi perforati di metallo (membrane) di forma troncoconica 39, i quali sono disposti uno sull'altro, orientati alternativamente in sensi opposti, laddove un bordo circonferenziale esterno di un disco è collegato a tenuta di gas mediante saldatura con un bordo circonferenziale esterno di un disco successivo 39 ed il cui bordo circonferenziale interno è nuovamente collegato a tenuta di gas mediante saldatura con un bordo circonferenziale interno del successivo disco. In questo modo, il soffietto 40 a membrana è realizzato con una parete circonferenziale con sezione assiale a forma di zigzag. Il soffietto a membrana 40 presenta il vantaggio che esso è molto flessibile in direzione assiale e quindi permette un grande percorso di spostamento assiale (corsa della valvola) del piattello 16 di valvola. Inoltre, per la deformazione assiale del soffietto a membrana 40 sono necessarie delle forze assiali molto limitate. Con i due dischi 39 assialmente esterni di forma troncoconica alle due estremità del soffietto a membrana 40, il cui bordo circonferenziale esterno è rivolto verso l'esterno, degli anelli di connessione tubolari 41 del soffietto a membrana 40 sono collegati a tenuta di gas mediante saldatura con il soffietto a membrana 40, i quali detti anelli servono per il fissaggio delle due estremità del soffietto a membrana 40.

Quell'estremità del soffietto a membrana 40 che è rivolta in senso opposto al piattello 16 di valvola è applicata stazionaria in un corpo di sostegno 42, il quale chiude a tenuta di gas il soffietto a membrana 40 in corrispondenza della sua estremità rivolta in senso opposto al piattello 16 di valvola ed il quale corpo di sostegno è fissato in modo fisso nel bocchettone di raccordo 12 dei gas di scarico, per esempio mediante saldatura a punti. Esternamente al soffietto a membrana 40 sono ricavati dei fori di passaggio 44 nel corpo di sostegno 42, per cui il gas di scarico del motore endotermico può fluire nel bocchettone di raccordo 12 dei gas di scarico, esternamente al soffietto a membrana 40. Una zona centrale del corpo di sostegno 42 che chiude quell'estremità del soffietto a membrana 40 che è rivolta in senso opposto al piattello 16 di valvola, presenta una forma conica fluidodinamicamente favorevole rivolta in senso opposto alla direzione di flusso della valvola di scarico 10.

Mediante le aperture di compensazione 22 ricavate nel piattello 16 di valvola, un vano interno del soffietto a membrana 40 comunica con il tubo 14 dell'aria di alimentazione. In questo modo, su entrambi i lati del piattello 16 di valvola, nel caso di un'osservazione statica, è presente la stessa pressione, per cui viene evitata una risultante forza agente sul piattello 16 di valvola a causa di una differenza di pressione fra i due lati. È sufficiente quindi una forza di spostamento limitata per muovere il piattello 16 di valvola per aprire e chiudere la valvola di scarico 10 in direzione assiale.

Poiché il piattello 16 di valvola è attraversabile dal fluido, grazie alle aperture di compensazione 22 previste sul medesimo, non è necessaria una tenuta fra il corpo 18 di valvola ed il piattello 16 di valvola sul foro centrale 24 del piattello 16 di valvola, il ché esemplifica il montaggio spostabile angolarmente del piattello 16 di valvola sul corpo 18 di valvola.

Nel caso sia necessaria una molla di chiusura della valvola per chiudere la valvola di scarico 10, quindi per esempio nel caso di un azionamento della valvola di scarico 10 con una capsula a membrana o con un elettromagnete, il soffietto a membrana 40, grazie alle sue caratteristiche elastiche in direzione assiale, può formare la molla di chiusura della valvola, per cui non risulta necessaria alcuna molla di chiusura della valvola supplementare.

Il piattello 16 della.valvola coopera con una sede 46 di valvola che è realizzata quale nervatura imbutita estendentesi tutt'intorno su una parte 48 della sede di valvola e sulla quale si appoggia il piattello 16 di valvola vicino al suo bordo esterno, quando la valvola di scarico 10 è chiusa. La sede 46 di valvola è disposta su quel lato del piattello 16 di valvola che è rivolto in senso opposto al soffietto a membrana 40. La parte 48 della sede di valvola è una parte di lamiera a forma di tubetto con sezione trasversale a gradino.

Per il montaggio della valvola di scarico 10 sul tubo 14 dell'aria di alimentazione, il tubo 14 dell'aria di alimentazione 14 presenta un bocchettone di raccordo 50 radiale rispetto al dispositivo d'azionamento 34 e montato di un solo pezzo sul tubo 14 dell'aria di alimentazione. Il bocchettone 12 di raccordo dei gas di scarico, il quale, insieme alla parte 48 della sede di valvola, forma un involucro della valvola di scarico 10 secondo l'invenzione, è montato, mediante una ribordatura 52 estendentesi tutt'intorno, sul bocchettone di raccordo 50 del tubo 14 dell'aria di alimentazione. Una flangia radiale della parte 48 della sede di valvola è inserita fra il bocchettone di raccordo 50 del tubo 14 dell'aria di alimentazione ed il bocchettone di raccordo 12 dei gas di scarico ed è in questo modo fissata insieme al bocchettone di raccordo 12 dei gas di scarico. Per la chiusura a tenuta si può inserire un anello di tenuta 54 fra il bocchettone di raccordo 50 del tubo 14 dell'aria di alimentazione ed il bocchettone di raccordo 12 dei gas di scarico.

Mediante l'applicazione spostabile angolarmente del piattello 16 di valvola sul corpo 18 di valvola non è necessario un esatto allineamento del corpo 18 di valvola guidato nel tubo 14 dell'aria di alimentazione con la parte 48 della sede di valvola fissata rispetto al tubo 14 dell'aria di alimentazione nonché una sede 46 di valvola estendentesi esattamente nel piano radiale rispetto al corpo 18 di valvola.

La valvola di scarico 10 secondo l'invenzione illustrata nella fig. 2 è costruita in modo corrispondente alla valvola di scarico 10 illustrata nella fig. 1 e funziona allo stesso modo. Onde evitare delle ripetizioni, per quanto riguarda la fig. 2, si fa riferimento alle descrizioni della fig. 1. Per le parti costruttive corrispondenti sono stati utilizzati gli stessi numeri di riferimento in entrambe le figure. Diversamente dalla valvola di scarico 10 illustrata nella fig. 1, la valvola di scarico 10 illustrata nella fig. 2 non è direttamente connessa al tubo 14 di alimentazione dell'aria, ma, mediante un gomito tubolare 56 flangiato ad un tubo 14 di alimentazione dell'aria, il quale è disposto nella fig. 2 a sinistra rispetto alla valvola di scarico e si estende verticalmente, vale a dire parallelo intorno al corpo 18 di valvola. Mediante la flangiatura della valvola di scarico 10 attraverso il gomito tubolare 56 viene esemplificata l'applicazione della valvola di scarico 10 al tubo 14 di alimentazione dell'aria, poiché in sostanza è necessario prevedere un solo foro nel tubo 14 di alimentazione dell'aria. Inoltre, il gomito tubolare 56 permette di stabilire una distanza della valvola di scarico 10 dal tubo 14 di alimentazione dell'aria, il ché, da un punto di vista fluidodinamico nonché termico, può risultare vantaggioso e permettere una disposizione tridimensionale più libera della valvola di scarico 10.

Claims (7)

1. RIVENDICAZIONI 1. Valvola di scarico di un motore endotermico, con un corpo di valvola, con un piattello di valvola, il quale è montato ad un corpo di valvola e coopera con una sede di valvola, e con un soffietto, il quale è montato su un lato del piattello di valvola e la cui estremità lontana dal piattello di valvola è stazionaria e chiusa, caratterizzata dal fatto che la valvola di scarico (10) presenta un collegamento fluido-conduttivo (22), attraverso il quale, un vano interno del soffietto (40) comunica con quel lato del piattello (16) di valvola che e rivolto in senso opposto al soffietto (40).
2. 2. Valvola di scarico secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che il piattello (16) di valvola presenta almeno un'apertura di compensazione (22) che sbocca nel vano interno del soffietto (40) e forma il collegamento fluido-conduttivo.
3. 3. Valvola di scarico secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che il corpo di valvola (18) è disposto su un lato di deflusso della valvola di scarico (10).
4. 4. Valvola di scarico secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che il soffietto (40) è realizzato quale soffietto a membrana.
5. 5. Valvola di scarico secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che il soffietto (40) è disposto su un lato di afflusso della valvola di scarico (10).
6. 6. Valvola di scarico secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che il piattello (16) di valvola è montato spostabile angolarmente sul corpo (18) di valvola.
7. 7. Valvola di scarico secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che il soffietto (40) forma una molla di chiusura della valvola di scarico (10).