RU2769606C2

RU2769606C2 - Ball valve for an internal combustion engine

Info

Publication number: RU2769606C2
Application number: RU2020127925A
Authority: RU
Inventors: Юрий Иванович Терентьев
Original assignee: Юрий Иванович Терентьев
Priority date: 2020-08-19
Filing date: 2020-08-19
Publication date: 2022-04-04
Also published as: RU2020127925A; RU2020127925A3

Abstract

FIELD: engines.

SUBSTANCE: invention can be used in internal combustion engines. Proposed is a ball valve containing a hollow ball gate 11 with a boss 12 installed on a bearing 16 and with a drive lever 25. On the other side of the ball gate, a boss 13 installed on a bearing 17, with lubrication holes 20 and 21 connected with a groove 22. Grooves 18 and 19 are therein made on the ball gate 11 for installing compression rings 14 and 15, and a rectangular through hole 18 with a smaller side in the direction of rotation of the ball is made in the sphere of the ball gate, and seats 4 and 7 during assembly form an internal closed sphere 10 with holes 5 and 8 for centering the bosses 12 and 13 and with through holes 6 and 9 following the contour of the through hole 18 of the ball gate 11.

EFFECT: application of the proposed ball valve as an inlet or outlet valve of an internal combustion engine provides a possibility of improving the cooling of the valve, reducing the resistance to passing gases, eliminating the contact of the valve with the bottom of the piston, and increasing the compression in the cylinders.

2 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к области применения шаровых клапанов.The invention relates to the field of application of ball valves.

Известны многие конструкции шаровых клапанов, н-р патент 2593730, содержащие корпус, шаровой затвор, седла тонкостенные для обеспечения герметичности, привод, контактирующий с шаровым затвором для осуществления его поворота.Many designs of ball valves are known, eg patent 2593730, containing a body, a ball valve, thin-walled seats to ensure tightness, an actuator in contact with the ball valve to rotate it.

Также известен шаровой кран по патенту 2310787, содержащий те же вышеуказанные элементы.Also known is a ball valve according to patent 2310787 containing the same above elements.

Известны еще ряд патентов (н-р патенты 2648138, 2667301, 2486395, 2599405, которые имеют ниже указанные недостатки.A number of other patents are known (eg patents 2648138, 2667301, 2486395, 2599405, which have the following disadvantages.

Недостатками данных конструкций является невозможность их применения в качестве впускных или выпускных клапанов в двигателях внутреннего сгорания по следующим причинам: ввиду больших температур применение вкладышей из эластичных материалов неприемлимо; значительный вращающий момент для поворота за счет трения на седла от высокого давления при необходимости поворота шарового затвора за короткий промежуток времени (порядка нескольких миллисекунд), небольшое проходное сечение при тех же габаритах шара, значительный угол поворота (порядка 90 градусов), что приводит к большим инерционным нагрузкам и требуется значительное усилие для поворота шара, не решена проблема смазки.The disadvantages of these designs is the impossibility of their use as intake or exhaust valves in internal combustion engines for the following reasons: due to high temperatures, the use of liners made of elastic materials is unacceptable; significant torque for turning due to friction on the seats from high pressure, if it is necessary to turn the ball valve in a short period of time (of the order of several milliseconds), a small flow area with the same dimensions of the ball, a significant angle of rotation (of the order of 90 degrees), which leads to large inertial loads and significant force is required to turn the ball, the problem of lubrication has not been solved.

Применение предлагаемой конструкции шарового клапана в качестве впускного и выпускного в ДВС имеет ряд преимуществ по сравнению с применяемыми в настоящее время тарельчатыми клапанами. Так площадь контакта шарового затвора с седлами на порядок выше, чем у тарельчатых клапанов (которые имеют малую площадь контакта), что значительно облегчает теплообмен и охлаждение шарового затвора при контакте с седлами, по сравнению с тарельчатыми, которые находятся постоянно в контакте с горячими газами и более подвержены перегреву и образованию нагара, при этом уменьшается сопротивление выходящим газам (тарелки образуют как бы заслонку, что создает дополнительно сопротивление выходу газов). Также нужно учитывать, что в данной конструкции нет выступающих частей и контакт с днищем поршня исключен., что позволяет увеличить компрессию в цилиндрах.The use of the proposed design of a ball valve as an intake and exhaust valve in an internal combustion engine has a number of advantages compared to currently used poppet valves. So the contact area of the ball valve with seats is an order of magnitude higher than that of poppet valves (which have a small contact area), which greatly facilitates heat transfer and cooling of the ball valve in contact with the seats, compared to poppet valves, which are constantly in contact with hot gases and are more prone to overheating and the formation of soot, while the resistance to outgoing gases decreases (the plates form, as it were, a damper, which creates additional resistance to the release of gases). It should also be taken into account that in this design there are no protruding parts and contact with the piston crown is excluded, which allows increasing compression in the cylinders.

Предлагаемое изобретение предусматривает устранение выше указанных недостатков.The present invention provides for the elimination of the above disadvantages.

Эти недостатки устраняются тем, что клапан выполнен в виде пустотелого шарового затвора с бобышками, установленными на подшипниках качения, при этом на одной из бобышек смонтирован привод с рычагом, а на другой выполнены отверстия для подачи смазки в полукольцевую канавку, а на сфере шарового затвора выполнены канавки для установки компрессионных колец и отверстия для подачи смазки со сквозным отверстием в шаровом затворе для прохождения газов, при этом шаровой затвор выполнен в контакте с седлами, образующие внутреннюю замкнутую сферу с отверстиями для центровки бобышек и сквозными отверстиями повторяющие контур отверстия шарового затвора.(зазор между сферами шарового затвора и седел в пределах 0,05-0,07 мм), при этом для уменьшения угла поворота шарового затвора при сохранении максимального проходного сечения шарового затвора сквозное отверстие выполнено в виде прямоугольника, причем меньшая сторона прямоугольника расположена в направлении вращения.These shortcomings are eliminated by the fact that the valve is made in the form of a hollow ball valve with bosses mounted on rolling bearings, while on one of the bosses a drive with a lever is mounted, and on the other there are holes for supplying lubricant to the semi-annular groove, and on the sphere of the ball valve grooves for installing compression rings and holes for lubrication with a through hole in the ball valve for the passage of gases, while the ball valve is made in contact with the seats, forming an internal closed sphere with holes for centering bosses and through holes repeating the contour of the hole of the ball valve. (clearance between the spheres of the ball valve and the seats within 0.05-0.07 mm), while to reduce the angle of rotation of the ball valve while maintaining the maximum flow area of the ball valve, the through hole is made in the form of a rectangle, and the smaller side of the rectangle is located in the direction of rotation.

ПоясненияExplanations

на фиг. 1 (общий вид),in fig. 1 (general view),

на фиг. 2 (седла в сборе),in fig. 2 (saddle assembly),

на фиг. 3 (шаровой затвор в сборе),in fig. 3 (ball valve assembly),

на фиг. 4 (элемент 1),in fig. 4 (element 1),

на фиг. 5 (вариант механизма поворота толкателя).in fig. 5 (option of the mechanism for turning the pusher).

Шаровой клапан состоит из следующих частей; (фиг. 1) - корпус разъемный 1 из двух частей с прокладкой 3, отвод для газов 2, (фиг. 2) - седло 4 с отверстиями 5 и 6, седло 7 с отверстиями 8 и 9, внутренняя замкнутая сфера 10, (фиг. 3) - пустотелый шаровой затвор 11 с бобышками 12 и 13, компрессионными кольцами 14 и 15, шарикоподшипниками 16 и 17, (фиг. 4) - канавки 18 и 19 для компрессионных колец, отверстия 20 и 21 для подачи смазки в в полукольцевую канавку 22, (фиг. 5) - толкатель 23 с ограничительной крышкой 24, рычаг 25, плунжер 26 с пружиной 27 и резьбовой пробкой 28.The ball valve consists of the following parts; (Fig. 1) - detachable body 1 of two parts with a gasket 3, gas outlet 2, (Fig. 2) - seat 4 with holes 5 and 6, seat 7 with holes 8 and 9, internal closed sphere 10, (Fig. 2) . 3) - hollow ball valve 11 with bosses 12 and 13, compression rings 14 and 15, ball bearings 16 and 17, (Fig. 4) - grooves 18 and 19 for compression rings, holes 20 and 21 for supplying lubricant into the semi-annular groove 22, (Fig. 5) - pusher 23 with restrictive cover 24, lever 25, plunger 26 with spring 27 and screw plug 28.

Работает устройство следующим образом. В исходном положении шаровой клапан постоянно закрыт. При воздействием кулачка или другого устройства толкатель 23 приводит в движение рычаг 25, плунжер 26 с пружиной 27 и поворачивает шаровой затвор 11 против часовой стрелки, открывая доступ к выходу, например, выхлопных газов, затем при обратном ходе толкателя 23 под воздействием усилия пружины 27 посредством плунжера 26 шаровой клапан 11 возвращается в исходное положение, перекрывая выход газов. В данной конструкции за счет применения компрессионных колец сила трения их относительно шарового затвора незначительна и зависит только от упругости колец.The device works as follows. In the initial position, the ball valve is permanently closed. Under the action of a cam or other device, the pusher 23 drives the lever 25, the plunger 26 with the spring 27 and turns the ball valve 11 counterclockwise, opening access to the outlet, for example, exhaust gases, then, when the pusher 23 moves back under the force of the spring 27, by means of plunger 26, the ball valve 11 returns to its original position, shutting off the gas outlet. In this design, due to the use of compression rings, their friction force relative to the ball valve is insignificant and depends only on the elasticity of the rings.

Claims

1. A ball valve containing a body, a ball valve, seats, drive elements, characterized in that for use as intake and exhaust valves in internal combustion engines, the ball valve is made in the form of a hollow ball valve with bosses mounted on rolling bearings, with in this case, a drive with a lever is mounted on one of the bosses, and holes for supplying lubricant to the semi-annular groove are made on the other, and grooves are made on the sphere of the ball valve for installing compression rings and holes for supplying lubricant with a through hole in the ball valve for the passage of gases, while the ball valve is made in contact with the seats, forming an internal closed sphere with holes for centering the bosses and through holes, repeating the contour of the hole of the ball valve.

2. Ball valve according to claim 1, characterized in that to reduce the angle of rotation while maintaining the maximum flow area of the ball valve, the through hole is made in the form of a rectangle, with the smaller side of the rectangle located in the direction of rotation.