Brevet FR2420650A1 — publié le 19791019

L'invention se rapporte à une cloche de soupape d'échappement de moteur Diesel, qui comprend une base comportant la surface du siège qui est refroidie et un sommet relié à cette base et comportant plusieurs canaux de refroidissement aboutissant à cette dernière et orientés dans la direction de la longueur de la cloche. Les soupapes d'échappement d'un moteur Diesel sont montées dans la culasse. Elles sont destinées à commander l'évacuation des gaz chauds d'échappement et représentent des pièces qui subissent de grands efforts thermiques ainsi que mécaniques. Le corps d'une soupape de ce type, qui est commandé par un tringlage, est guidé dans ses mouvements alternatifs à l'intérieur d'un manchon monté dans la cloche. La surface d'étanchéité du corps de la soupape est alternativement appliquée contre le siège de la cloche et écartée de ce siège. La surface du siège est exposée à des températures élevées et à forte usure et en conséquence est en matériau dur, résistant à l'usure, par exemple en "Stellite". Ce matériau est en général rapporté par soudage sur la cloche qui entoure le corps de la soupape. Les matériaux du corps ainsi que du siège de la soupape sont certes adoptés en tenant largement compte des dures conditions de service, mais l'usure est telle que la cloche qui comporte le siège doit être démontée relativement souvent pour être échangée contre une nouvelle. La cloche doit donc satisfaire à la condition d'être facilement interchangeable et de se fabriquer à très bas prix. La base, qui comprend le siège, d'une cloche de soupape ccnnue destinée à des puissances et températures élevées est en fonte d'acier fortement alliée et reliée par soudage à un sommet qui est entièrement en fonte d'acier faiblement alliée. Un canal annulaire de refroidissement ménagé au joint de ces deux parties communique avec des canaux d'arrivée et de départ de fluide de refroidissement qui sont orientés parallèlement à l'axe et passent dans la cloche. Une cloche de soupape de ce type est peu rentable, car il faut l'échanger en entier. Sa fabrication et son échange sont en conséquence coûteux et compliqués. L'invention a pour objet une cloche de soupape refroidie, dont la partie qui comporte le siège est facilement démon table et interchangeable et qui laisse plus de liberté que la cloche de soupape connue dans le choix des matériaux. Selon une particularité essentielle de l'invention, une pièce intercalaire comportant des canaux de refroidissement est montée entre le sommet, qui est coaxial à un manchon de guidage de la soupape, et la base à laquelle elle est reliée de manière à former une seule pièce avec elle, le sommet est fixé de manière amovible à la pièce intercalaire de façon à assurer la communication entre leurs canaux correspondants et des organes d'étanchéité sont montés au joint du sommet et de la pièce intercalaire de manière à interdire les fuites du fluide de refroidissement. Cette conformation de la cloche de soupape selon l'invention a l'avantage qu'apurés démontage, la pièce intercalaire peut être séparée avec la base du sommet.La surface du siège peut ensuite être rectifiée, par exemple par rodage, ou la pièce intercalaireetia basepeuvent être nterchangéesi selon l'usure de cette surface. Ces travaux sont faciles à exécuter. De plus, l'avantage de cette cloche est que des matériaux bon marché peuvent être utilisés pour le sommet. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels : la figure 1 est une coupe axiale d'une soupape d'échappement selon les lignes I-I des figures 2 et 3 ; les figures 2 et 3 sont des coupes transversales selon les lignes II-II et III-III de la figure 1 ; et la figure 4 est une coupe axiale d'un détail d'une variante de réalisation de la cloche de soupape selon l'invention. Un corps de soupape 1 tel que représenté sur la figure 1 et mobile alternativement (vers le haut et vers le bas dans la représentation du dessin) dans un manchon de guidage 2 comporte une surface d'étanchéité 3 sur le bord de son plateau. La figure 1 représente le corps de soupape 1 en position d'ouverture dans laquelle il est écarté du siège 4 de la cloche 5 et dans laquelle les gaz d'échappement peuvent s'évacuer. La cloche 5 est montée dans la culasse 6 coaxialement au man chon de guidage 2. Elle se compose d'une base 7 qui supporte le siège 4, d'une pièce intercalaire 8 soudée à cette base 7 et comportant des canaux de refroidissement correspondants 9, ainsi que d'un sommet 10 relié de manière amovible à la pièce intercalaire 8 et comportant des canaux de refroidissement supérieurs 11. Le sommet 10 comprend une partie conique 12 qui en toure le manchon de guidage 2 ainsi que plusieurs colonnettes 13 partant du cône 12, orientées vers l'aval et dont l'extrémité tournée vers la pièce intercalaire 8 forme la transition avec un anneau 14 coaxial au corps de soupape. Cet anneau comporte à la surface extrême tournée vers la base, une frai sure cylindrique 15 également coaxiale et dans laquelle se loge un épaulement cylindrique coaxial 16 de la pièce intercalaire 8. Le sommet 10 comporte plusieurs alvéoles 17 partant de la fraisure 15 et coaxiaux aux canaux de refroidissement 11. La pièce intercalaire 8 comporte des alvéoles 18 en nombre égal, creusés dans son prolongement 16, alignés sur les alvéoles 17 et coaxiaux aux canaux de refroidissement inférieurs 9. Une douille d'étanchéité 19 montée dans chaque cavité formée par les deux alvéoles 17 et 18 et dont la surface extérieure est appliquée contre la surface de ces derniers est destinée à interdire les fuites de fluide de refroidissement. Les douilles 19 établissent la communication entre les canaux de refroidissement 9 et 11. Les canaux de refroidissement 11 du sommet passent dans les colonnettes 13. La moitié des canaux 11 dirige le liquide de refroidissement par les canaux 9 avec lesquels ils communiquyytpar uncanal annulaire 71 réali-se au joint entre la base 7 et la pièce intercalaire 8. L'autre moitié des canaux 9 et 11 évacue le fluide de refroidissement du canal 21. Cette disposition garantit le bon refroidissement de la surface 4 du siège. Six vis 22 - que les figures 2 et 3 ne représentent pas par souci de simplicité - relient de manière amovible le sommet 10, qui est en fonte grise, à la pièce intercalaire 8. Les vis 22 passent entre les colonnettes voisines 13 dans des trous 23 qui traversent de part en part l'anneau 14 et sont montées dans des trous taraudés 24 de la pièce 8. La surface du siège 4, qui est en "Stellite",est rapportée par soudage sur la base 7 et cette dernière est de son côté en fonte d'acier fortement alliée et soudée à la pièce intercalaire 8 qui est en fonte d'acier faiblement alliée. La pièce intercalaire 8 peut éventuellement être en fonte nodulaire etbrAste sur la base 7. La fraisure 15 du sommet 10 de la cloche de soupape du mode de réalisation de la figure 4 comporte un taraudage 25 et le prolongement 16 de la pièce intercalaire 8 comporte un filetage correspondant. Les alvéoles 17 et 18 et la douille d'étanchéité 19 sont remplacés par deux joints d'étanchéité 27 et 28 montés entre le sommet 10 et la pièce intercalaire 8 dans des gorges annulaires du prolongement 16 situées radialement d'une part à l'intérieur et d'autre part à l'extérieur des canaux de refroidissement 9 et 11. La cloche de soupape 5 des deux exemples de réalisation se démonte de la culasse par enlèvement de vis non représentées, la liaison du sommet 10 et de la pièce intercalaire 8 pouvant ensuite être dégagée. Lorsque l'usure du siège 4 n'est pas trop grande, celui-ci peut être rectifié, puis la pièce intercalaire 8 peut à nouveau être reliée au sommet 10 et finalement la cloche 5 est remontée dans la culasse. Lorsque l'usure du siège est trop grande, la pièce intercalaire 8 et la base 7 sont remplacées par des pièces nouvelles correspondantes, puis la cloche peut être remontée. REVENDICATIONS 1 - Cloche pour soupape d'échappement de moteur Diesel, comprenant une base qui comporte la surface refroidie du siège, ainsi qu'un sommet relié à cette base et comprenant plusieurs canaux de refroidissement aboutissant dans cette dernière et orientés dans la direction de la longueur de la cloche, caractérisée en ce qu'une pièce intercalaire (8) comportant des canaux de refroidissement (9) est montée entre le sommet (10), qui est coaxial à un manchon (2) de guidage de la soupape, et la base (7) à laquelle elle est reliée de manière à former une seule pièce avec elle, le sommet (10) est fixé de manière amovible à la pièce intercalaire (8) de façon à assurer la communication entre leurs canaux correspondants de refroidissement (9 et 11) et des organes d'étanchéité (17, 18, 19, 27, 28) sont montés au joint du sommet (10) et de la pièce intercalaire (8) de manière à interdire les fuites du fluide de refroidissement. 2 - Cloche de soupape selon la revendication 1, caractérisée en ce que le sommet (10) comporte un fraisage conc-entri- que (15) sur la surface extrême tournée vers la base et la pièce intercalaire (8) comporte un prolongement (16) qui s'ajuste dans le fraisage (15) du sommet. 3 - Cloche de soupape selon la revendication 1, caractérisée en ce que le sommet comporte des alvéoles (17) dont le nombre correspond à celui des canaux de refroidissement (11), qui partent de sa surface extrême tournée vers la base et qui sont coaxiaux à ces canaux de refroidissement (11) et la pièce intercalaire (8) comporte des alvéoles correspondants (18) qui sont à l'alignement de ceux (17) du sommet (lo), qui partent de son extrémité tournée vers le sommet et qui sont coaxiaux à ses canaux de refroidissement (9). 4 - Cloche de soupape selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'elle comprend pour chaque canal de refroidissement (11) une douille d'étanchéité (19) qui se loge dans un alvéole (17) du sommet et dans l'alvéole (18) de la pièce in tercalaire (8) qui est à l'alignement du précédent, le passage de cette douille étant à l'alignement des canaux correspondants (9 et 11) et la surface circonférentielle de chaque douille (19) assure l'étanchéité dans chacun des deux alvéoles (17, 18). 5 - Cloche de soupape selon la revendication 1, caractérisée en ce que plusieurs vis d'assemblage (22) relient le sommet (10) et la pièce intercalaire (8) en passant par des trous (23) qui traversent de part en part le sommet (10) et en se montant dans des trous taraudés (24) de la pièce intercalaire (8). 6 - Cloche de soupape selon les revendications 1 et 5 prises ensemble, caractérisée en ce que le sommet (10) comporte plusieurs colonnettes (13) réparties à sa circonférence et reliées en une pièce l'extrémité tournée vers la pièce intercalaire (8),à un anneau (14) qui est coaxial à l'axe de la soupape, les canaux de refroidissement (11) du sommet passent dans ces colonnettes (13) et les vis d'assemblage (22) passent entre les colonnettes voisines (13) dans des trous (23) qui traversent l'anneau (14) parallèlement à l'axe de la soupape. 7 - Cloche de soupape selon la revendication 1, caractérisée en ce que la base (7) est en fonte d'acier fortement alliée. 8 - Cloche de soupape selon la revendication 7, caractérisée en ce que la pièce intercalaire (8), qui est en fonte d'acier faiblement alliée, est soudée à la base (7). 9 - Cloche de soupape selon la revendication 7, caractérisée en ce que la pièce intercalaire (8), qui est en fonte nodulaire, est brasée sur la base (7). 10 - Cloche de soupape selon la revendication 1, caractérisée en ce que son sommet (10) est en fonte grise. 11 - Cloche de soupape selon la revendication 2, caractérisée en ce que le fraisage (15) du sommet (10) comporte un taraudage (25) et le prolongement (16) de la pièce intercalaire comporte un filetage correspondant. 12 - Cloche de soupape selon la revendication 11, caractérisée en ce que deux joints d'étanchéité (27, 28) situés radialement d'une part à l'intérieur et d'autre part à l'extérieur des canaux de refroidissement (9, 11) sont montés entre le sommet (10) et la pièce intercalaire (8).