JPS6131609A - Cooling device of poppet valve - Google Patents

Cooling device of poppet valve

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Publication number
JPS6131609A
JPS6131609A JP15328084A JP15328084A JPS6131609A JP S6131609 A JPS6131609 A JP S6131609A JP 15328084 A JP15328084 A JP 15328084A JP 15328084 A JP15328084 A JP 15328084A JP S6131609 A JPS6131609 A JP S6131609A
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JP
Japan
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valve
poppet valve
pipe
cooling
refrigerant
Prior art date
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Pending
Application number
JP15328084A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshiharu Yonekubo
米窪 義春
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IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
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Publication date
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Publication of JPS6131609A publication Critical patent/JPS6131609A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L3/00Lift-valve, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces; Parts or accessories thereof
    • F01L3/08Valves guides; Sealing of valve stem, e.g. sealing by lubricant
    • F01L3/085Valve cages
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L3/00Lift-valve, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces; Parts or accessories thereof
    • F01L3/12Cooling of valves
    • F01L3/16Cooling of valves by means of a fluid flowing through or along valve, e.g. air
    • F01L3/18Liquid cooling of valve

Abstract

PURPOSE:To provide efficient cooling performance for a poppet valve in operating condition by forming a cooling passage in the poppet valve throughout its construction, and by putting this cooling passage in communication to an external condenser through a piston pipe which is slidable in a cylinder pipe. CONSTITUTION:A valve box 12 in which a suction/exhaust passage 13, a jacket chamber 17 and a pressure chamber 15 are provided, is fitted in a through hole which is provided with a cylinder head 11, and a guide cylinder 17 is equipped penetrating its center which is to guide the valve stem 16 of a poppet valve 1. A refrigerant chamber 26 is formed in this poppet valve 1 to store the liquid refrigerant in its bevel part 19, and a cooling passage 2 is formed along the axis of its valve stem 16 so as to open at the top 22 of the valve stem. This top 22 of valve stem is fitted to a compressing piston 23, which is fitted in a pressure chamber 5, and put in communication with a condenser 8 through a piston pipe 3, which is fixed to this piston 23 and fitted slidably in a cylinder pipe 4 provided on the condenser 8 side.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、圧縮機、内燃機関及び高温ガス炉を連絡する
パイプライン上等の高温流体の通路を適切に開閉するポ
ペット弁装置に係り、特にそのポペット弁を好適状態で
開閉動させながらそれを効率良く冷却して耐久性と信頼
性を向上させるポペット弁の冷却装置に関する。
Detailed Description of the Invention [Industrial Application Field] The present invention relates to a poppet valve device that appropriately opens and closes a high-temperature fluid passage on a pipeline connecting a compressor, an internal combustion engine, and a high-temperature gas furnace. In particular, the present invention relates to a poppet valve cooling device that efficiently cools the poppet valve while opening and closing the poppet valve in a suitable state to improve durability and reliability.

[従来の技術] 高温流体の通路に弁座ダ形成し、その弁座にポペット弁
をその開閉作動方向に着座、離間させて、これを適時開
閉するポペット弁装置は、省エネルギ化、高効率化を要
求される各種産業機械及び設備等に広範囲にわたって使
用されるもので、例えば内燃機関では、燃焼室を形成す
るシリンダヘッドより燃焼室に至って吸・排気通路を形
成し、その燃焼室側の吸・排気端に弁座を形成し、その
開閉作動方向にボペツ°ト弁を着座すべく設けられてい
る。
[Prior Art] A poppet valve device in which a valve seat is formed in a high-temperature fluid passage, a poppet valve is seated on the valve seat in the opening/closing direction of the valve, and the poppet valve is separated from the valve seat to open and close the valve at the appropriate time saves energy and has high efficiency. For example, in an internal combustion engine, the cylinder head that forms the combustion chamber leads to the combustion chamber to form the intake and exhaust passages, and the A valve seat is formed at the intake and exhaust ends, and a valve seat is provided in the opening/closing operation direction of the valve seat.

従って、吸気通路より燃焼室に吸入される燃焼ガスを、
ここで圧縮・爆発させ、機関の駆動力として、そのエネ
ルギを摘出した後、排気ガスとして上記排気通路より外
部に排出すべく、一方ではポペット弁を弁座に密着させ
て上記燃焼室を気密に保持し、また他方では、これより
離間して燃焼室を開放するものである。
Therefore, the combustion gas sucked into the combustion chamber from the intake passage,
Here, the combustion chamber is compressed and exploded, and the energy is extracted as driving force for the engine. After that, the combustion chamber is made airtight by placing the poppet valve in close contact with the valve seat in order to exhaust the energy to the outside through the exhaust passage as exhaust gas. and, on the other hand, open the combustion chamber at a distance from this.

[発明が解決し・ようとする問題点] しかしながら上記の如く用いられるポペット弁は、常時
、燃焼室等の高温高圧下に暴曝されており、そのためポ
ペット弁の腐食が促進されそれが寿命低下の大きな要因
となっていた。
[Problems to be solved by the invention] However, the poppet valve used as described above is constantly exposed to high temperature and high pressure in a combustion chamber, etc., which accelerates corrosion of the poppet valve and shortens its life. This was a major factor.

この腐食原因としては、燃焼ガス中に含有されるバナジ
ウム、硫黄、ナトリウム等の金属腐食成分が上記高温(
約600℃)で化合物を形成し、その化合物は、ポペッ
ト弁等に対して加速度的に腐食させることが知られてい
る。従って上記の如くポペット弁装置を使用する産業機
械が、小形化。
The cause of this corrosion is metal corrosive components such as vanadium, sulfur, and sodium contained in the combustion gas at the above-mentioned high temperatures (
It is known that the compound forms a compound at a temperature of about 600° C.), and that the compound causes accelerated corrosion to poppet valves and the like. Therefore, as mentioned above, industrial machinery that uses poppet valve devices has become smaller.

省エネルギ、高効率を要望される中で上記要因対策とし
てポペット弁の冷却が効果的であることが知られている
が、これを実行するためにはポペット弁の開閉作動に伴
う摺動機構及び作動機構上で複雑さを要し、コスト高等
の二次的な弊害−よって実現できなかった。
With the demand for energy saving and high efficiency, it is known that cooling the poppet valve is effective as a countermeasure to the above factors, but in order to do this, it is necessary to It required complexity in the operating mechanism and had the secondary disadvantage of high cost, so it could not be realized.

[発明の目的] 本発明は、上記問題点を解消すべく創案されたもので、
本発明の目的は、ポペット弁装置を効果的に冷却維持さ
せながらこれを開閉動させて、腐食を抑制すると共に、
耐久性及び信頼性を向上させメンテナンスフリーを達成
するポペット弁の冷却装置を提供するものである。
[Object of the invention] The present invention was created to solve the above problems, and
An object of the present invention is to open and close a poppet valve device while effectively maintaining cooling, thereby suppressing corrosion.
The present invention provides a poppet valve cooling device that improves durability and reliability and achieves maintenance-free operation.

[発明の概要] 本発明は、上記目的を達成すべく高温流体の通路に弁座
を形成し、該弁座にポペット弁を着座させて上記通路を
開閉するポペット弁装置において、上記ポペット弁内に
、これを冷却すべくその弁傘部より弁棒の軸芯に沿い且
つ弁棒の上端部で開口する冷却通路と、該冷却通路に連
通し、上記弁棒上部に連結されたピストン管と、該ピス
トン管を包囲すると共に、これに沿って摺動自在に案内
するシリンダ管と、該シリンダ管を摺動自在、に且つ偏
心自在に包囲する案内管と、該案内管に対して上記シリ
ンダ管を移動自在に且つ屈曲自在に支持すると共に、そ
の作動方向に緩衝して支持させる継手手段と、上記案内
管に接続されて上記冷却通路より蒸発される冷媒を凝縮
するための冷却管が配設された凝縮器とを備え、上記ポ
ペット弁をその開閉作動方向に摺動自在に駆動すると共
に、ポペット弁内に貯溜される冷媒が、それを冷却すべ
く、受熱蒸発した後、その蒸発冷媒は、上記のピストン
管、シリンダ管及び案内管内に順次流入された後、凝縮
器内に導かれ、機内の冷却管に接触して放熱凝縮し再度
上記冷却通路内へ落下されるもので、上記の如(冷媒を
効率良く循環させ、かつ上記通路の気密性を保持しなが
ら冷却を達成し、それによってポペット弁の腐食を抑制
すると共にポペット弁装置の耐久性、信頼性を向上させ
て、メンテナンスフリ〜を達成するものである。
[Summary of the Invention] In order to achieve the above object, the present invention provides a poppet valve device in which a valve seat is formed in a high-temperature fluid passage, and a poppet valve is seated on the valve seat to open and close the passage. a cooling passage extending from the valve head along the axis of the valve stem and opening at the upper end of the valve stem to cool the valve; and a piston pipe communicating with the cooling passage and connected to the upper part of the valve stem. , a cylinder pipe that surrounds the piston pipe and guides it slidably along the piston pipe; a guide pipe that surrounds the cylinder pipe slidably and eccentrically; A coupling means for movably and bendably supporting the pipe and cushioning and supporting the pipe in the operating direction, and a cooling pipe connected to the guide pipe and condensing the refrigerant evaporated from the cooling passage are arranged. The refrigerant stored in the poppet valve receives heat and evaporates in order to cool the poppet valve, and then the evaporated refrigerant is After flowing into the above-mentioned piston pipe, cylinder pipe, and guide pipe in sequence, the above-mentioned (Achieving cooling while efficiently circulating the refrigerant and maintaining the airtightness of the passage, thereby suppressing corrosion of the poppet valve, improving the durability and reliability of the poppet valve device, and improving maintenance. Free...

[実施例] 以下、内燃機関に設けられた本発明の好適一実施例を添
付図面に基づいて具体的に説明する。
[Embodiment] Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention provided in an internal combustion engine will be specifically described based on the accompanying drawings.

第2図に示される如く燃焼室10を形成するシリンダへ
ラド11には貫通孔が設けられ、これに弁箱12が嵌合
される。この弁箱12は弁箱12下方より上方に向い吸
・排気通路13.ジャケット室14.圧力室15にそれ
ぞれが仕切られると共に、それらに貫通してポペット弁
1の弁棒16を開閉作動方向に案内する案内筒17が設
けられている。上記吸・排気通路13は、燃焼室10よ
りシリンダヘッド11に至る吸・排気通路13と連通さ
れ、その燃焼室側端部には、弁座18が設けられている
。この弁座18には、ポペット弁1の弁傘部19が密着
係合すべく、その弁棒16が上記案内筒17に案内され
、これが開閉作動して上記吸・排気通路13及び燃焼室
10を気密ま1Cは開放するように構成されている。
As shown in FIG. 2, a cylinder head 11 forming a combustion chamber 10 is provided with a through hole, into which a valve box 12 is fitted. This valve box 12 has an intake/exhaust passage 13 facing upward from the bottom of the valve box 12. Jacket room 14. Each of the pressure chambers 15 is partitioned, and a guide cylinder 17 is provided that penetrates through the pressure chambers 15 and guides the valve stem 16 of the poppet valve 1 in the opening/closing direction. The intake/exhaust passage 13 communicates with an intake/exhaust passage 13 extending from the combustion chamber 10 to the cylinder head 11, and a valve seat 18 is provided at the end on the combustion chamber side. The valve stem 16 of the poppet valve 1 is guided into the guide tube 17 so that the valve head portion 19 of the poppet valve 1 is tightly engaged with the valve seat 18, and this opens and closes to open and close the intake/exhaust passage 13 and the combustion chamber 10. 1C is configured to be airtight and open.

一方、上記吸・排気通路13の上方にはジャケット室1
4が、ポペット弁1の弁棒16を包囲するように設けら
れると共に、これに、冷却水等が供給されて上記案内筒
17を介してポペット弁1の弁棒16を冷却すると共に
、弁箱12及びシリンダヘッド11を冷却ずべく形成さ
れている。またジャケット室14には、上記冷却水を循
環させる為の吸入口20と、排出口21とが適宜位置に
設りられている。
On the other hand, a jacket chamber 1 is located above the intake/exhaust passage 13.
4 is provided to surround the valve stem 16 of the poppet valve 1, and is supplied with cooling water or the like to cool the valve stem 16 of the poppet valve 1 through the guide tube 17, and also to cool the valve stem 16 of the poppet valve 1. 12 and the cylinder head 11. Further, the jacket chamber 14 is provided with an inlet 20 and an outlet 21 at appropriate positions for circulating the cooling water.

さらにジャケット室14の上方には、ポペット弁1を閉
方向に付勢する圧力室15が形成される。
Furthermore, a pressure chamber 15 is formed above the jacket chamber 14 for biasing the poppet valve 1 in the closing direction.

圧力室15は上記弁棒上端部22側に嵌合されるど共に
、上記弁箱12に沿って移動自在に圧気ピストン23が
連結され、その圧気ピストン23と上記ジャケット室1
4の土壁とで区画形成され、これに流体供給管24が設
けられ、これより流体を供給することによって圧気ピス
トン23及び、これに連結されたポペット弁1が閉方向
に移動すべく構成されている。
The pressure chamber 15 is fitted onto the upper end portion 22 of the valve stem, and a pneumatic piston 23 is connected to the pressure chamber 15 so as to be movable along the valve box 12.
4, and a fluid supply pipe 24 is provided in this, and by supplying fluid from this, the pneumatic piston 23 and the poppet valve 1 connected thereto are configured to move in the closing direction. ing.

また、ボペ、ット弁1を上記圧力室15の付勢力より、
それ以上の付勢力で開弁方向に作動すべく上記圧気ピス
トン23上には、ロッカアーム25がこれを駆動すべく
設けられ、これが、図示しない駆動装置に連動される。
In addition, the valve 1 is moved by the urging force of the pressure chamber 15,
A rocker arm 25 is provided on the pneumatic piston 23 to drive it in order to operate in the valve opening direction with a greater urging force, and this is interlocked with a drive device (not shown).

さらに、ポペット弁1を冷却して燃焼ガス等の暴曝腐食
を低減させるために設けられる本発明のポペット弁1の
冷却装置について、第1図、第2図に基づいて説明する
Furthermore, a cooling device for the poppet valve 1 according to the present invention, which is provided to cool the poppet valve 1 and reduce corrosion due to exposure to combustion gas, will be described based on FIGS. 1 and 2.

ポペット弁1内には、その弁傘部1つ内に液体冷媒を貯
溜する冷媒室26が形成されると共に、これより弁棒1
6の軸芯に沿い弁棒上端部22で開口される冷却通路2
が形成されている。
Inside the poppet valve 1, a refrigerant chamber 26 for storing liquid refrigerant is formed in one valve head portion, and from this, the valve stem 1
The cooling passage 2 opens at the upper end 22 of the valve stem along the axis of the valve 6.
is formed.

ゆえに、ポペット弁1は、上記冷媒室26から上記通路
2に導かれ、弁棒上端部22より流出する蒸発冷媒によ
って一様に冷却される。
Therefore, the poppet valve 1 is uniformly cooled by the evaporative refrigerant that is led from the refrigerant chamber 26 to the passage 2 and flows out from the upper end portion 22 of the valve stem.

但し、上記冷媒室26に貯溜されて蒸発する冷媒は、金
属の数万倍の熱伝導性を有し冷却性に優れるものが使用
される。
However, the refrigerant that is stored in the refrigerant chamber 26 and evaporated is one that has a thermal conductivity tens of thousands of times higher than that of metal and is excellent in cooling performance.

一方、ポペット弁1より蒸発する冷媒を効率良く利用す
るために、本発明のポペット弁1の冷却装置は、冷媒を
凝縮して液滴化しそれを再循環させる冷媒の循環系を構
成している。
On the other hand, in order to efficiently utilize the refrigerant that evaporates from the poppet valve 1, the cooling device for the poppet valve 1 of the present invention constitutes a refrigerant circulation system that condenses the refrigerant into droplets and recirculates the droplets. .

具体的には、ポペット弁1に連結される圧気ピストン2
3を、上記冷却通路2と連通J−べく開口し、これにポ
ペット弁1より伝達される衝撃力を吸収するベローズ部
27を形成した円管状のピストン管3を、例えばボルト
、ナツト等で固定する。
Specifically, a pneumatic piston 2 connected to a poppet valve 1
3 is opened to communicate with the cooling passage 2, and a circular piston tube 3 having a bellows portion 27 for absorbing the impact force transmitted from the poppet valve 1 is fixed thereto with, for example, bolts or nuts. do.

ざらに、ピストン管3の上部側には、その周方向に沿っ
て後述づるシール手段28が設りられ、そのシール手段
28を介して、シリンダ答4がそれに治って摺動自在に
、かつ気密性を維持して嵌入される。
Generally speaking, a sealing means 28 (described later) is provided along the circumferential direction on the upper side of the piston pipe 3, and the cylinder 4 is fixed thereto through the sealing means 28 so as to be slidable and airtight. It is inserted while maintaining its sex.

また、シリンダ管4は、案内管5に摺動自在に且つ屈曲
自在に設りられ、上記ピストン管3より伝達される衝撃
力及び慣性力と、これが複合されて発生ずる偏心方向の
荷重に対して、それらを緩衝すべく構成されている。
Further, the cylinder pipe 4 is slidably and bendably installed in the guide pipe 5, and is able to withstand the impact force and inertia force transmitted from the piston pipe 3, and the eccentric load generated by the combination of these forces. It is designed to buffer them.

例えば実施例では、シリンダ管4の上部に凸状球面部2
9を形成し、その凸状球面部29が上記案内管5に線接
触すべく嵌合されることによって、シリンダ管4は、案
内管5との嵌合点を中心に屈曲自在にされ、また、ポペ
ット弁1の作動方向に対しては、摺動自在に嵌合するも
のである。ざらに1.上記摺動及び偏心量を、イれらの
作動方向に緩衝さけるI:めに継千千の7hり!口り寸
龜個71八スこの継手手段7は、上記案内管5と上記シ
リンダ管4の周側部にフランジ部3oを形成し、それら
の離間に、また軸芯方向に並行に例えば圧縮コイルばね
等の緩衝部材31を設け、それらを例えばポル]・、ナ
ツト等で適宜間隔に締結調整するもので、これによって
ポペット弁1の作動方向の衝撃荷重を吸収させる。また
偏心方向の荷重に対しては上記フランジ部30のボルト
及びナツトの座面を、例えば球面状に凹ませて、これに
ウレタン。
For example, in the embodiment, a convex spherical portion 2 is provided at the top of the cylinder pipe 4.
9, and the convex spherical portion 29 is fitted to the guide tube 5 so as to be in line contact with the guide tube 5, so that the cylinder tube 4 can be bent freely around the fitting point with the guide tube 5. The poppet valve 1 is slidably fitted in the direction of operation of the poppet valve 1. Rough 1. The amount of sliding and eccentricity mentioned above is buffered in the direction of their operation. The joint means 7 has a flange portion 3o formed on the circumferential side of the guide tube 5 and the cylinder tube 4, and a compression coil, for example, is formed between the flange portions 3o in parallel with the axial direction. A buffer member 31 such as a spring is provided, and these are fastened and adjusted at appropriate intervals using, for example, bolts, nuts, etc., thereby absorbing the impact load in the operating direction of the poppet valve 1. In addition, for eccentric loads, the bearing surfaces of the bolts and nuts of the flange portion 30 are recessed into, for example, a spherical shape, and then filled with urethane.

クロロプレン等から形成される例えば緩衝リング32等
を設けることによって、屈曲方向、即ち、偏心方向の荷
重が緩衝される。この場合、上記ボルト等の軸径に対し
てフランジ部30の係合孔は、上記偏心量に見合う孔径
にされることは当然である。
By providing, for example, a buffer ring 32 made of chloroprene or the like, loads in the bending direction, that is, in the eccentric direction, are buffered. In this case, it goes without saying that the engagement hole of the flange portion 30 should have a hole diameter that matches the eccentricity amount with respect to the shaft diameter of the bolt or the like.

上記の如く連結された案内管5は、さらに凝縮器台33
上に固定された凝縮器8に連結されて、上記ポペット弁
1より蒸発された蒸発冷媒が凝縮器8内へ流入され、液
滴化された後、落下して再度冷却用冷媒として使用され
る− ところで、上記の凝縮器8は、主に冷却流体を貯溜する
冷却流体貯溜室34と、その冷却流体貯溜室34に接続
された冷却管室35とから構成され、それらが凝縮器ケ
ーシング36内に区画形成されている。
The guide pipe 5 connected as described above is further connected to the condenser stand 33.
It is connected to the condenser 8 fixed above, and the evaporated refrigerant evaporated from the poppet valve 1 flows into the condenser 8, becomes droplets, and then falls to be used as a cooling refrigerant again. - By the way, the above-mentioned condenser 8 mainly consists of a cooling fluid storage chamber 34 that stores cooling fluid, and a cooling pipe chamber 35 connected to the cooling fluid storage chamber 34, which are connected to the inside of the condenser casing 36. The area is divided into sections.

具体的に本実施例では、冷却流体貯溜室34が互いに離
間して区画形成されると共に、それらに掛は渡すように
冷却管9が接続されている。また、冷却管9は、ケーシ
ング36の高ざ方向、幅方向に間隔をおいて配列され、
これらに上記蒸発冷媒を凝縮すべく冷却流体が供給され
る。また、上記貯溜室34の一方には冷却流体供給口3
7が他方には冷却流体排出口38が設けられ、貯溜室3
4内に供給される冷却流体を常時一定温度または設定温
度に調整させるものである。一方、貯溜室34には、空
気圧力調整手段39が設けられ、これにより貯溜室34
内の空気圧力を制御して貯溜される冷却液面高さを変化
させると共に、上記複数の冷却管9に供給する冷却流体
を制御して凝縮する冷媒量を制御すべく構成される。ま
た、上記冷却管室35には、空気圧力調整弁40と上記
冷媒の循環系に冷媒を補充する冷媒補充装置41が自動
制御すべく設けられている。
Specifically, in this embodiment, the cooling fluid storage chambers 34 are divided into sections separated from each other, and the cooling pipes 9 are connected to them so as to cross over. Further, the cooling pipes 9 are arranged at intervals in the height direction and width direction of the casing 36,
A cooling fluid is supplied to these to condense the evaporated refrigerant. Further, one side of the storage chamber 34 has a cooling fluid supply port 3.
7 is provided with a cooling fluid outlet 38 on the other side, and the storage chamber 3
The cooling fluid supplied to the inside of the cooling fluid is always adjusted to a constant temperature or a set temperature. On the other hand, the storage chamber 34 is provided with an air pressure adjusting means 39, which allows the storage chamber 34 to
It is configured to control the air pressure inside to change the level of the coolant stored therein, and to control the amount of refrigerant to be condensed by controlling the cooling fluid supplied to the plurality of cooling pipes 9. Further, the cooling pipe chamber 35 is provided with an air pressure regulating valve 40 and a refrigerant replenishing device 41 for replenishing the refrigerant circulation system with refrigerant for automatic control.

ゆえに、一方では、冷却通路2より受熱蒸発された蒸発
冷媒が、上記のピストン管3.シリンダ管4並びに案内
管5を経て冷却管室35に流入し、ここで冷却管9と接
触して放熱凝縮され液滴として上記冷却通路2へ落下す
る。また他方では液滴化された冷媒の一部が、上記シリ
ンダ管4.ピストン管3より受熱蒸発され、それらを冷
却して再び蒸発冷媒として上記冷却管室35に流入され
る。
Therefore, on the one hand, the evaporated refrigerant that has received heat and evaporated from the cooling passage 2 flows into the piston pipe 3. It flows into the cooling pipe chamber 35 through the cylinder pipe 4 and the guide pipe 5, where it comes into contact with the cooling pipe 9, is heat-radiated and condensed, and falls into the cooling passage 2 as droplets. On the other hand, a part of the refrigerant that has been turned into droplets is transferred to the cylinder pipe 4. The heat is received and evaporated from the piston pipe 3, and the cooled refrigerant flows into the cooling pipe chamber 35 again as an evaporated refrigerant.

即ち、冷媒は液体、気体として循環されることになる。That is, the refrigerant is circulated as a liquid or a gas.

このような構成にあって上記冷媒を効率良く冷却するた
めには、冷媒の循環系特に摺動部のシール構造が重要に
なり、確実に冷媒の循環を達成しなければならない。本
実施例では、これを以下の如く構成している。
In order to efficiently cool the refrigerant in such a configuration, the refrigerant circulation system, particularly the seal structure of the sliding portion, is important, and reliably refrigerant circulation must be achieved. In this embodiment, this is configured as follows.

第3図に示す如くピストン管3の上部の外周部には、適
宜間隔を有する帯状のシールリング42を嵌着すべく溝
部43が形成され、さらにその溝部43には、その溝部
43の上下方向に適当な間隔をおいて複数のバックリン
グ溝部44が設けられている。
As shown in FIG. 3, a groove 43 is formed on the outer periphery of the upper part of the piston tube 3 in order to fit a belt-shaped seal ring 42 having an appropriate interval thereinto, and the groove 43 is provided with a groove 43 in the vertical direction of the groove 43. A plurality of buckling grooves 44 are provided at appropriate intervals.

また、ピストン管3には、その径方向外方に向って順次
、径方向外方に付勢するバックリング45をバックリン
グ溝部44に嵌着し、さらにそれを包囲するように例え
ば弾性に優れ且つ耐摩耗性に優れた帯状のシールリング
42を溝部43に装着させてシリンダ管4を、摺動自在
に、且つ気密にするものである。上記バックリング45
は、多重構造に形成されるもので、弾性リング、コイル
ばね等をゴム、及び海綿質体で被覆される。一方、帯状
のシールリング42の外周部を略緩やかな球面状に形成
し、その軸方向の両端にラック状のラビリンス46が、
また部分的に径方向外方に隆起する小突起部47が形成
されると共に、その小突起部47と対応する裏面側には
、径方向外方に向って凹まされ略均−な厚さに形成され
て、これがピストン管3の溝部43に対して減圧室48
を形成している。さらに上記減圧室48よ、す・軸方向
内方には上記ラビリンス46が形成されている。
In addition, a buck ring 45 that is biased radially outward in the piston pipe 3 is fitted into the buck ring groove 44, and is further surrounded by a buck ring 45 made of a material having excellent elasticity, for example. A band-shaped seal ring 42 having excellent wear resistance is attached to the groove 43 to make the cylinder pipe 4 slidable and airtight. Above buck ring 45
It is formed into a multi-layered structure, and includes an elastic ring, a coil spring, etc. covered with rubber and a spongy body. On the other hand, the outer periphery of the band-shaped seal ring 42 is formed into a generally gentle spherical shape, and rack-shaped labyrinths 46 are provided at both ends of the band-shaped seal ring 42 in the axial direction.
In addition, a small protrusion 47 that partially protrudes outward in the radial direction is formed, and the back side corresponding to the small protrusion 47 is recessed outward in the radial direction and has a substantially uniform thickness. This forms a vacuum chamber 48 with respect to the groove 43 of the piston pipe 3.
is formed. Furthermore, the labyrinth 46 is formed axially inward of the decompression chamber 48 .

一方、上記溝部43の上端及び下端にはそれぞれがシリ
ンダ管4.ピストン管3との摺動間隙に上記減圧室48
の伸縮によって押し出されφ例えば冷媒を上記冷媒の循
環系に強制的に送給するガス通路49が設けられている
On the other hand, at the upper and lower ends of the groove portion 43, cylinder pipes 4. The decompression chamber 48 is located in the sliding gap with the piston pipe 3.
A gas passage 49 is provided for forcibly feeding refrigerant, for example, to the refrigerant circulation system, which is pushed out by expansion and contraction of the refrigerant.

このような構成から成るシール手段28は、シリンダ管
4を滑らかに摺動させると共に、蒸発冷媒、液滴冷媒を
確実にシールし、またそれらを、効果的に循環させるも
のである。
The sealing means 28 having such a structure allows the cylinder pipe 4 to slide smoothly, reliably seals the evaporative refrigerant and droplet refrigerant, and circulates them effectively.

また1、前述のシリンダ管4には、その外周部に径方向
外方に起立する冷却フィン51が、少なくとも上記ピス
トン管3に沿って摺動するストロークとラップする区間
に所定間隔毎に形成され、シリンダ管4とピストン管3
との摺動によって発生する摩擦熱を放熱し、上記シール
手段28が好適に機能すべく設けられている。
Further, 1. Cooling fins 51 that stand up radially outward on the outer circumferential portion of the cylinder pipe 4 are formed at predetermined intervals at least in sections that overlap with the stroke of sliding along the piston pipe 3. , cylinder pipe 4 and piston pipe 3
The sealing means 28 is provided so as to function properly by dissipating the frictional heat generated by the sliding movement.

ところで、ポペット弁1を弁座18に密着係合させるた
めには、弁座18に対してポペット弁1を回転させて面
接触を拡大させることが有効であるために、本実施例で
は、上記圧気ピストン23上に鋼球レース53を固定し
て設け、その鋼球レース53上に沿って転動する鋼球5
2を介してロッカーアーム25を設けて上記ポペット弁
1の回転とは無関係に構成される。ロッカーアーム25
は、図示しない駆動装置に連結され、上記圧力室15の
付勢力以上に圧気ピストン23を押圧してポペット弁1
を開弁ずべく構成されている。このロッカーアーム25
は第4図、第5図に示される如く上記シリンダ管4を包
囲するようにY形状に形成されると共に、ロッカーアー
ム25を支持するロッカーアーム軸55より、その径方
向に潤滑油を吐出する袖穴56に対して、アーム25の
揚程を考慮した径、または、それに相応する溝形状に形
成された潤滑油供給口57よりアーム25内に潤滑油供
給通路58が延びて設けられ、さらにそれがY形に分岐
されて上記鋼球52に対して潤滑油を供給し円滑転動ど
焼付ぎ等に対処すべく形成されている。
By the way, in order to closely engage the poppet valve 1 with the valve seat 18, it is effective to rotate the poppet valve 1 with respect to the valve seat 18 to expand surface contact. A steel ball race 53 is fixedly provided on the pneumatic piston 23, and the steel balls 5 roll along the steel ball race 53.
A rocker arm 25 is provided through the poppet valve 2 so that it is configured independently of the rotation of the poppet valve 1. rocker arm 25
is connected to a drive device (not shown), and presses the pneumatic piston 23 more than the urging force of the pressure chamber 15 to open the poppet valve 1.
It is constructed so that the valve does not open. This rocker arm 25
is formed in a Y shape to surround the cylinder pipe 4 as shown in FIGS. 4 and 5, and discharges lubricating oil in the radial direction from a rocker arm shaft 55 that supports the rocker arm 25. A lubricating oil supply passage 58 is provided extending into the arm 25 from a lubricating oil supply port 57 formed in a diameter that takes into consideration the lifting height of the arm 25 or a groove shape corresponding to the armhole 56, and further provided therein. is branched into a Y-shape to supply lubricating oil to the steel balls 52 to prevent smooth rolling and seizure.

以下、本実施例の作用について説明する。The operation of this embodiment will be explained below.

ポペット弁1は弁箱12の案内筒17に沿ってその開閉
作動方向に移動自在にされ、その弁傘部19が弁座18
に密着係合または離間して吸・排気通路13及び燃焼室
10を気密、または、開放を適切になすべく構成されて
いる。また、ポペット弁1の閉弁方向の付勢力は、流体
供給管24より圧力室15へ供給される流体供給量に応
じて変化し、上記圧気ピストン23が弁箱12に沿って
、これに連結されたポペット弁1をその閉弁方向に作動
するものである。
The poppet valve 1 is movable along the guide cylinder 17 of the valve body 12 in the opening/closing operation direction, and the valve head portion 19 is moved along the guide tube 17 of the valve body 12.
The intake/exhaust passage 13 and the combustion chamber 10 are made airtight or open appropriately by being closely engaged with or separated from each other. Further, the biasing force in the closing direction of the poppet valve 1 changes depending on the amount of fluid supplied from the fluid supply pipe 24 to the pressure chamber 15, and the pneumatic piston 23 is connected along the valve box 12. The poppet valve 1 is operated in the closing direction.

次に、本発明のポペット弁1の冷却装置について、その
作用を説明する。
Next, the operation of the cooling device for the poppet valve 1 of the present invention will be explained.

ポペット弁1が燃焼ガスに暴曝されると、その受熱によ
り弁傘部19内の冷媒室26内の冷媒は、受熱蒸発し、
冷却通路2に沿って上昇し順次圧気ピストン23.ピス
トン管3.シリンダ管4.案内管5を経て凝縮器8の冷
却管室35に流入する。
When the poppet valve 1 is exposed to combustion gas, the refrigerant in the refrigerant chamber 26 in the valve head section 19 receives heat and evaporates due to the heat received.
The pneumatic piston 23 rises along the cooling passage 2 and rises sequentially. Piston tube 3. Cylinder pipe 4. It flows into the cooling pipe chamber 35 of the condenser 8 via the guide pipe 5.

さらに、この冷媒は複数の冷却管9と接触して凝縮液滴
化された後、上記管をったって冷媒室26に落下して、
再び蒸発冷媒として使用される。このサイクルが繰り返
されることによってポペット弁1は、効率良く均等に冷
却されると共に、それによりポペット弁1の暴曝される
表面の腐食化が抑制され、長期に渡り耐久性が向上し、
機関の耐久性と信頼性が大巾に向上されることになる。
Further, this refrigerant contacts the plurality of cooling pipes 9 and is condensed into droplets, and then falls down the pipes into the refrigerant chamber 26.
It is again used as an evaporative refrigerant. By repeating this cycle, the poppet valve 1 is efficiently and evenly cooled, and corrosion of the exposed surface of the poppet valve 1 is thereby suppressed, improving durability over a long period of time.
The durability and reliability of the engine will be greatly improved.

また、これらの冷却を効率良く達成するために、案内管
5とシリンダ管4の凸状球面部29をシールリング6を
介して密着かっ摺動自在にし、且つその凸状球面部29
を嵌合したことによってそれを回転中心として屈曲自在
にして、ピストン管3より伝達される偏心荷重に十分対
応させることが可能になっている。また、上記偏心荷重
や衝撃荷重は、上記嵌合部に対して加速度的に付勢され
るため、これを緩衝すべく継手手段7が設けられ、これ
によってそれらの荷重を緩衝するため騒音等の発生を抑
制し、長期的な繰返し応力による疲労破壊に対応して耐
久性を向上させるものである。
In addition, in order to achieve efficient cooling, the convex spherical surface portions 29 of the guide tube 5 and the cylinder tube 4 are made to be in close contact with each other through the seal ring 6 and to be able to freely slide.
By fitting them together, it can be bent freely around the center of rotation, making it possible to sufficiently cope with the eccentric load transmitted from the piston pipe 3. In addition, since the eccentric load and impact load are applied to the fitting portion in an accelerated manner, a joint means 7 is provided to buffer this load, thereby reducing noise and the like. This suppresses the occurrence of fatigue fractures due to long-term repeated stress and improves durability.

さらに、上記ピストン管3とシリンダ管4との間に設け
たシール手段28は、案内管5に沿って摺動するピスト
ン管3に対して滑かに摺動させるべく構成され、例えば
弾性体から形成される帯状のシールリング42に小突起
部47.減圧室48を設けることによって、摺動時にそ
れらが摺動面に対して適切に変形してシール性を高める
と共に、上記減圧室48よりガス通路49を介して介在
する冷媒を強制的に冷媒の通路に送給して、摺動抵抗を
減少させるべく構成されている。
Further, the sealing means 28 provided between the piston pipe 3 and the cylinder pipe 4 is configured to slide smoothly on the piston pipe 3 sliding along the guide pipe 5, and is made of an elastic material, for example. A small protrusion 47 is formed on the band-shaped seal ring 42. By providing the decompression chamber 48, the decompression chamber 48 deforms appropriately against the sliding surface during sliding to improve sealing performance, and also forces the intervening refrigerant from the decompression chamber 48 through the gas passage 49. The passageway is configured to reduce sliding resistance.

ゆえに、ポペット弁1は、摺動自在にされると共に、冷
却化が達成されて、機関の耐久性と信頼性が向上される
ことになる。
Therefore, the poppet valve 1 is made slidable and cooling is achieved, thereby improving the durability and reliability of the engine.

[発明の効果] 以上、本発明によれば次の如き優れた効果を発揮する。[Effect of the invention] As described above, according to the present invention, the following excellent effects are exhibited.

(1)  ポペット弁を、駆動させながら冷却すべく冷
却装置を構成したので、ポペット弁を十分かつ均一に冷
却して暴曝面の腐食化を防止し、十分なる耐久性と信頼
性を向上できる。
(1) Since the cooling device is configured to cool the poppet valve while it is being driven, the poppet valve can be sufficiently and uniformly cooled to prevent corrosion of exposed surfaces and improve sufficient durability and reliability. .

(2)  ポペット弁より伝達される加速度的な衝撃、
偏心荷重を吸収すべく、案内管に凸状球面部を・形成し
たシリンダ管を嵌合して摺動自在に、且つ屈曲自在にし
て、これらを継手手段によって連結したので、上記荷重
を十分に緩衝しかつ騒音を防止して機関の耐久性を向上
できる。
(2) Accelerated impact transmitted from the poppet valve,
In order to absorb the eccentric load, a cylinder tube with a convex spherical surface is fitted onto the guide tube to make it slidable and bendable, and these are connected by a coupling means, so that the above load can be absorbed sufficiently. It can buffer and prevent noise and improve the durability of the engine.

「3)  ビス1〜ン管をシリンダ管にシール手段を介
して摺動ずべく構成したので、滑かに、且つ密着して作
動させて、冷媒を逃さず冷却効率を向上させる駆動がで
きる。
3) Since the screw tube is configured so that it does not slide on the cylinder tube via the sealing means, it can be operated smoothly and in close contact with the cylinder tube, and the drive can improve the cooling efficiency without escaping the refrigerant.

(4)  凝縮器内の冷却管に充填する冷却水量を制御
することによって、冷媒の温度制御が自在になりそれに
よってポペット弁の温度を調整できる。
(4) By controlling the amount of cooling water filled into the cooling pipe in the condenser, the temperature of the refrigerant can be freely controlled, thereby making it possible to adjust the temperature of the poppet valve.

(5)  ロッカーアームをY形状に形成して、圧気ピ
ストン上に鋼球レス及び、これを転動する鋼球を介して
設け、その鋼球に潤滑油を供給サベく構成したので、圧
気ピストン及びポペット弁の回転とは無関係に、それら
を開弁方向に作動させることができる。
(5) The rocker arm is formed in a Y shape, and is mounted on the pneumatic piston with no steel balls, and this is provided via rolling steel balls, and lubricating oil is supplied to the steel balls, so the pneumatic piston and can be actuated in the valve-opening direction independently of the rotation of the poppet valve.

[F]) ポペット弁を冷却する冷媒は、金属の熱伝導
率と比較して数万倍なので、短時間に冷却を施すことが
できる。
[F]) The refrigerant that cools the poppet valve has a thermal conductivity tens of thousands of times higher than that of metal, so it can be cooled in a short time.

(7)  ピストン管にベローズ部を形成したので、弁
棒の回転ショック、偏心荷重に対しC1これを緩衝し、
シール手段、シールリング等の損傷を防止する。
(7) Since a bellows part is formed in the piston pipe, it buffers C1 against the rotational shock and eccentric load of the valve stem.
Prevent damage to sealing means, sealing rings, etc.

(8)  圧気ピストンにポペット弁をネジによって固
定する構造が達成可能なので、ポペット弁の取付は部に
荷重が掛らず、緩々、疲労を防止できる。
(8) Since it is possible to achieve a structure in which the poppet valve is fixed to the pneumatic piston with screws, the poppet valve can be installed easily without any load being applied to the part, and fatigue can be prevented.

(9)  装置が極めてコンパクトで、かつ安価に制作
可能である。
(9) The device is extremely compact and can be produced at low cost.

OCシリンダの周側部に冷却フィンを形成したので、シ
ールリング等の熱変形、偏摩耗を抑制できる。
Since cooling fins are formed on the circumferential side of the OC cylinder, thermal deformation and uneven wear of the seal ring etc. can be suppressed.

【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の好適一実施例を示す概略断面図、第2
図は第1図の全体図、第3図はシール手段を示す第1図
の要部詳細図、第4図、第5図はポペット弁を開弁方向
に動作させるロッカーアームを示し、第4図は第1図の
IV−TV線矢視断面図である。 図中、1はポペット弁、2は冷却通路、3はビス、トン
管、4はシリンダ管、5は案内管、7は継手手段、8は
凝縮器、9は冷却管である。 特 許 出 願 人  石川島播磨重工業株式会社代理
人弁理士 絹  谷  信  雄 第1図
[BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS] Fig. 1 is a schematic sectional view showing a preferred embodiment of the present invention;
The figure is an overall view of Figure 1, Figure 3 is a detailed view of the main part of Figure 1 showing the sealing means, Figures 4 and 5 are a rocker arm that operates the poppet valve in the opening direction, The figure is a sectional view taken along the line IV-TV in FIG. 1. In the figure, 1 is a poppet valve, 2 is a cooling passage, 3 is a screw, a ton pipe, 4 is a cylinder pipe, 5 is a guide pipe, 7 is a coupling means, 8 is a condenser, and 9 is a cooling pipe. Patent applicant Nobuo Kinuya, patent attorney representing Ishikawajima Harima Heavy Industries Co., Ltd. Figure 1

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 高温流体の通路に弁座を形成し、該弁座にポペット弁を
着座させて上記通路を開閉するポペット弁装置において
、上記ポペット弁内に、これを冷却すべくその弁傘部よ
り弁棒の軸芯に沿い且つ弁棒の上端部で開口する冷却通
路と、該冷却通路に連通し、上記弁棒上部に連結された
ピストン管と、該ピストン管を包囲すると共に、これに
沿って摺動自在に案内するシリンダ管と、該シリンダ管
を摺動自在に且つ偏心自在に包囲する案内管と、該案内
管に対して上記シリンダ管を移動自在に且つ屈曲自在に
支持すると共に、その作動方向に緩衝して支持させる継
手手段と、上記案内管に接続されて上記冷却通路より蒸
発される冷媒を凝縮するための冷却管が配設された凝縮
器とを備えたことを特徴とするポペット弁の冷却装置。
In a poppet valve device in which a valve seat is formed in a high-temperature fluid passage and a poppet valve is seated on the valve seat to open and close the passage, a valve stem is inserted into the poppet valve from its valve stem part in order to cool the poppet valve. A cooling passage that runs along the axis and opens at the upper end of the valve stem, a piston pipe that communicates with the cooling passage and is connected to the upper part of the valve stem, and a piston pipe that surrounds and slides along the piston pipe. A cylinder tube that freely guides, a guide tube that slidably and eccentrically surrounds the cylinder tube, a cylinder tube that supports the cylinder tube movably and bendably with respect to the guide tube, and a direction in which the cylinder tube is operated. and a condenser connected to the guide pipe and provided with a cooling pipe for condensing the refrigerant evaporated from the cooling passage. cooling system.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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