Brevet FR2313554A1 — publié le 19761231

L'invention concerne une soupape refroidie pour moteurs à combustion interne, qui comporte une queue de soupape, creuse, Une chambre de refroidissement aménagée dans la tête de soupape, et un tube de refroidissement, fixe, engagé dans ladite queue de soupape, creuse, en y délimitant un espace annulaire, l'intérieur du tube de refroidissement et ledit espace annulaire étant raccords à des conduites d'arrivée et de départ d'un circuit fermé d'agent refroidisseur. Une soupape de ce genre est connue par le brevet allemand N" 117 535. Sa queue et sa tête sont creuses, de sorte que, pendant l'ouverture de la soupape placée verticalement, il se produit, au-dessus du tube de refroidissement, fixe, une augmentation du volume de la chambre contenant l'agent refroidisseur et aménagée dans la tête de la soupape1 ce qui favorise l'afflux de l'agent refroidisseur à travers le tube fixe. Â la fermeture, par suite de la diminution du volume, il s'établit dans la soupape une pression plus élevée de l'agent refroidisseur, dont l'évacuation est ainsi accélérée .Ces effets se limitent toutefois pratiquement à la zone médiane de la chambre de refroidissement aménagée dans la tête de la soupape, mais ils n'assurent pas une circulation dirigée de l'agent refroidisseur au voisinage des bords de la tête de soupape, qui sont soumis à de fortes charges thermiques. la présente invention vise à aménager une soupape de la catégorie citée précédemment, de façon que les à-coups de pression engendrés dans l'agent refroidisseur par le mouvement de va-et-vient de la soupape puissent être mis à profit en vue d'un refroidissement intensif des bords de la soupape. La soupape refroidie selon l'invention est du type indiqué ci-dessus et elle est caractérisée par le fait que, dans la tête de ladite soupape, sont disposées en étoile une première rangée de canaux de refroidissement, orientés parallèlement à la face inférieure de la tête de soupape, et une deuxième rangée de canaux-de refroidissement, reliés aux précédents, et orientés obliquement du bord extérieur vers la queue de la soupape, que la distance comprise entre les extrémités internes, tournées vers l'axe longitudinal de la soupape, respectives des canaux de refroidissement de la première rangée et des canaux de refroidissement de 1a deuxième rangée est supérieure à la levée de la soupape, et que le tube de refroidissement, fixe, possède une longueur telle que son extrémité inférieure se trouve entre les extrémités des canaux de refroidissement des deux rangées pour toutes les positions de la soupape. La mise en oeuvre de l'invention offre l'avantage que, pendant chaque cycle d'ouverture et de fermeture de la soupape, le tube fixe agit une fois comme un piston qui assure une élévation brusque de la pression et, par suite, une intensification de la circulation de l'agent refroidisseur à travers les canaux de refroidissement. Dans la mesure où l'agent refroidisseur utilisé est de l'huile, l'invention procure un avantage supplémentaire, à savoir que le balayage intensif temporaire enlève les dépôts de calamine qui avaient pu se former dans les canaux de refroidissement de la tête de soupape. Â titre d'exemple on a décrit ci-dessous et illustré schématiquement sur la figure unique, en coupe longitudinale, du dessin annexé, une soupape agencée conformément à l'invention. La soupape représentée comprend une queue creuse 1 et une tête 2. Par sa face externe, la queue 1 coulisse dans une douille de guidage fixe 3. La queue de soupape 1 porte à son extrémité supérieure un plateau 4, sur lequel repose l'extrémité d'un levier culbuteur fourchu 5. Dans la queue de soupape creuse.1 s'engage un tube de refroidissement 6, qui est maintenu, au-dessus de ladite queue, dans un logement 7, qui l'empêche de se déplacer dans la direction axiale, avec un amortissement éventuel produit par un élément en caoutchouc. Le logement 7 autorise toutefois de faibles mouvements radiaux du tube de refroidissement 6. Ce dernier possède un diamètre extérieur plus petit que le diamètre intérieur de la queue de soupape 1, de sorte qu'il se forme entre ces deux éléments un espace annulaire 8. La surface de la section transversale de l'espace annulaire 8 est choisie égale à celle de l'espace interne 9 du tube de refroidissement fixe 6. Sur ce dernier sont prévus de plus des appendices tO, par lesquels le tube de refroidissement 6 est centré dans la queue de soupape 1. L'extrémité inférieure du tube de refroidissement 6 s'engage dans une chambre 11 de la tête de soupape 2. De la face inférieure de cette chambre tl part une première rangée de canaux de refroidissement 12, dirigés en étoile vers l'exté- rieur. Ces canaux 12 sont orientés parallèlement à la face inférieure, constituée par une plaque soudée 13, de la tête de soupape 2. Les canaux 12 débouchent dans une chambre annulaire de refroidissement 14, se trouvant au voisinage immédiat du bord extérieur de la tête de soupape 2. De la chambre annulaire de refroidissement 14 part une deuxième rangée de canaux de refroidissement 15, qui sont orientés en oblique vers la queue de la soupape et dont l'autre extrémité débouche dans l'extrémité inférieure de l'espace annulaire 8. Le tube de refroidissement 6 est raccordé, d'une manière non représentée, à un circuit fermé d'agent refroidisseur, contenant de l'huile dans le présent exemple. L'agent refroidisseur est donc refoulé à travers le tube de refroidissement vers la tête de soupape 2, dans la direction de la flèche a. Le dessin montre la soupape en position fermée. Dans cette position, l'agent refroidisseur s'écoule dans les directions des flèches b, c par les canaux de refroidissement 12, 15, vers l'espace annulaire 8, qu'il parcourut dans la direction de la flèche d. À l'extrémité supérieure de la queue de soupape 1 sont prévus, au-dessous du plateau 4, des orifices de sortie 16, par lesquels l'agent refroidisseur peut s'écouler dans une chambre 17, d'où il revient à la pompe insérée dans le circuit fermé d'agent refroidisseur.Des fractions de l'agent refroidisseur peuvent parvenir également jusqu'à l'extrémité du levier culbuteur 5, car le plateau 4 est muni pareillement d'orifices de sortie 18. Dans cette forme de réalisation, l'agent refroidisseur peut être utilisé pour le graissage, aussi bien de la portée entre la douille de guindage 3 et la queue de soupape 1, que de la surface d'application du levier culbuteur 5 sur le plateau 4. À la demande, on peùt donner à la chambre 1 1 un diamètre intérieur légèrement supérieur au diamètre extérieur du tube de refroidissement 6, de façon qu'une petite quantité d'agent refroidisseur, au lieu de passer par les canaux de refroidissement 12, 15, puisse revenir directement par la chambre 11 à l'espace annulaire 8, dont le diamètre est plus grand que celui de la chambre 11, La hauteur de la chambre 11 disposée entre les extrémités intérieures des canaux de refroidissement 12 et 15 est au moins égale à la valeur prévue pour la levée de la soupape.D'autre part, la longueur du tube de refroidissement 6 est assez grande pour que son extrémité inférieure, engagée dans la chambre 11, se trouve pour toutes les positions de la soupape, entre les extrémités intérieures des canaux de refroidissement 12, 15. Lorsque la soupape représentée se déplace, pour s'ouvrir, dans la direction de la flèchee, il se produit en premier lieu une augmentation du volume dont dispose l'agent refroidisseur dans la tête de soupape 2. Il s'établit ainsi une dépression, qui favorise l'amenée de l'agent refroidisseur dans la direction de la flèche a. Lors du mouvement suivant de fermeture de la soupape, dans la direction opposée à celle de la flèche e, le tube de refroidissement 6, dans l'espace interne 9 duquel est contenu l'agent refroidisseur sous pression, agit à la manière d'un piston et crée en peu de temps une élévation de la pression de l'agent refroidisseur dans la tête de soupape 2. Cette onde de pression parcourt les canaux de refroidissement 12, 15 et entraine une accélération de l'écoulement de l'agent refroidisseur. L'onde de pression a pour effet simultané de détacher les dépôts éventuels de calamine qui avaient pu se former dans la tête de soupape 2, à l'intérieur des canaux de refroidissement. Avec la soupape conforme à l'invention non seulement le refroidissement est intensifié temporairement, à savoir immédiatement après l'instant du plus intense dégagement de chaleur, faisant suite à l'ouverture dans le cas d'une soupape d'échappement en tête usuelle,mais il est en même temps garanti qu'aucun dbptt d'agent refroidisseur ne peut se former dans les canaux de refroidissement 12, 15 de la tête de soupape 2. Si l'agent utilisé pour le refroidissement de la soupape ne convient pas pour le graissage, par exemple s'il s'agit d'eau, les orifices de sortie débouchent dans un collecteur fixe, de dimensions appropriées,entourant l'extrémité supérieure de la queue de soupape 1. Il va de soi que des modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits notamment par substitution de moyens techniques équivalents, sans sortir pour cela du cadre de la présente invention. RhVh'NDICA? NS 1. Soupape refroidie pour moteurs à combustion interne, qui comporte une queue de soupape, creuse, une chambre de refroidissement aménagée dans la tête de soupape, et un tube de refroidissement, fixe, engagé dans la queue de soupape, creuse, en y délimitant un espace annulaire, l'intérieur du tube de refroidissement et ledit espace annulaire étant raccordés à des conduites d'arrivée et de départ d'un circuit fermé d'agent refroidisseur, ladite soupape étant caractérisée en ce que, dans sa tête (2) , sont disposées en étoile une première rangée de canaux de refroidissement (12), orientés parallèlement à la face inférieure de la tête de soupape, et une deuxième rangée de canaux de refroidissement (15), reliés aux précédents et orientés obliquement du bord extérieur vers la queue (1) de la soupape, que la distance comprise entre les extrémités internes, tournées vers l'axe longitudinal de la soupape, respectives des canaux de refroidissement (12) de la première rangée, et des canaux de refroidissement (15) de la deuxième rangée est supérieure à la levée de la soupape, et que le tube de refroidissement, fixe, (6), possède une longueur telle que son extrémité inférieure se trouve entre les extrémités des canaux de refroidissement des deux rangées (12, 15) pour toutes les positions de la soupape. 2. Soupape selon la revendication 1, caractérisée en ce que le diamètre extérieur du tube de refroidissement fixe, (6), est plus petit que le diamètre intérieur de la chambre (11) qui renferme l'extrémité du tube de refroidissement, et qui est aménagée dans la tête de soupape (2), entre les extrémités des canaux de refroidissement des deux'rangées' (12, 15). 3. Soupape selon la revendication 2, caractérisée en ce que le diamètre intérieur de la chambre (11), renfermant l'extrémité du tube de refroidissement, est plus petit que le diamètre intérieur de la queue de soupape (1) au-dessus des extrémités des canaux de refroidissement orientés obliquement (15). 4. Soupape selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les extrémités extérieures des canaux de refroidissement (12, 15) des deux rangées débouchent dans une chambre annulaire de refroidissement, commune, (14). 5. Soupape selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que, pour une soupape en tete, la conduite d'arrivée de l'agent refroidisseur est raccordée à 11 espace interne (9) du tube de refroidissement (6)..