Brevet FR2465147A1 — publié le 19810320

Procédé pour fabriquer une soupape remplie de sodium. L'invention a pour objet un procédé pour fabriquer une soupape remplie de sodium dans lequel on introduit le sodium dans une cavité de la tige de soupape par un perçage de remplis- sage de diamètre relativement grand et on ferme ce perçage au moyen d'un bouchon et/ou par soudage ou brasage classiques. Le but d'un tel remplissage en sodium des soupapes, notamment des soupapes de moteurs à pistons, est d'assurer une meilleure évacuation de la chaleur à partir du plateau de soupape soumis à la charge thermique maximale. Cela est obtenu en raison de la capacité de conductibilité thermique exceptionnellement bonne du sodium. Cependant, par suite de la dilatation thermique élevée du sodium, la tige de soupape creuse ne peut pas être complètement remplie de sodium, mais seulement jusqu'à 80 % environ. L'espace libre qui reste dans la tige de soupape creuse contient de l'air ambiant qui provoque pendant le service la mise en mousse et la corrosion du sodium. Cela entraîne une évacuation instable de la chaleur et nuit dans l'ensemble à la trans- mission de la chaleur. La présente invention a pour but d'élimi- ner ces inconvénients et de créer un procédé du type indiqué dans le préambule permettant d'obtenir l'élimination de l'air résiduel se trou- vant dans la tige de soupape avec la plus faible dépense possible. L'invention concerne à cet effet un pro- cédé du type ci-dessus caractérisé en ce qu'après la fermeture du per- çage de remplissage, on met la cavité sous vide par un conduit de faible section et on la ferme ensuite sous vide et de façon étanche au vide par soudage ou brasage. La mise sous vide de la cavité empêche toute oxydation du sodium et, par suite, tout vieillissement. Il n'y a en outre aucune formation de mousse de telle sorte qu'il peut s'établir une transmission de chaleur très constante. Suivant un mode de réalisation du procédé on dispose le conduit de faible section dans le plateau de soupape. On obtient ainsi qu'aucune sollicitation thermique ou mécanique n'agisse sur le perçage de remplissage déjà fermé aussi bien lors de la réalisa- tion du conduit de faible section qu'ensuite, lors de la fermeture. Suivant un autre mode de réalisation du procédé, on exécute le conduit de faible section sous forme de rainure droite ou hélicoïdale dans la surface d'étanchéité d'un bouchon de remplissage ou dans celle du perçage de remplissage. Dans ce mode de réalisation, le perçage de remplissage est donc fermé par un bouchon de remplissage et, par une opération de soudage qui suit, le bouchon de remplissage est assemblé par soudage avec la tige de soupape, le conduit de mise sous vide étant fermé simultanément. Suivant un autre mode de réalisation, on prévoit le conduit de faible section sous forme de perçage axial dans un bouchon de remplissage. Enfin, le conduit-de faible section peut aussi être constitué par un perçage pratiqué à travers la paroi de la tige de soupape et incliné sur l'axe longitudinal de cette tige de soupape. Suivant un mode de réalisation préféren- tiel du procédé, on effectue la fermeture du conduit de faible section par soudage par bombardement d'électrons. En faisant appel au soudage par bombardement d'électrons pour fermer la cavité, on obtient une solution particulièrement simple et heureuse. Enfin, au moyen du sou- dage par bombardement d'électrons, on peut fermer rapidement et sans problème un conduit de faible section tel que le conduit nécessaire pour la mise sous vide, et en même temps, la mise sous vide de la ca- vité a lieu automatiquement dans le cadre même de cette opération de soudage par bombardement d'électrcns, dans la chambre sous vide de l'appareil de soudage correspondant. Suivant un mode de réalisation préféren- tiel de procédé, on guide le faisceau d'électrons en arc de cercle autour du perçage lors du soudage par bombardement d'électrons. On obtient ainsi que le perçage de faible diamètre se ferme par fusion sans que le faisceau d'électrons frappe, à travers le perçage, le sodium se trouvant à l'intérieur de la cavité. Une telle incidence du faisceau d'électrons sur le sodium entraînerait un risque de vapori- sation du sodium et donc, pendant la fermeture par fusion du perçage de faible diamètre, l'établissement dans la cavité, d'une pression de vapeur qui pourrait chasser la matière fondue formée. - 2 - 2465 14 7 -3 - Il est en outre avantageux que, lors du perçage et/ou de la fermeture du conduit de faible section, la sou- pape soit mise dans une position telle que le sodium soit éloigné du conduit. On évite ainsi également, dans toute la mesure du pos- sible, l'échauffement du sodium. On a enfin constaté que le conduit de faible section devait présenter de préférence une section de 1 mm2 environ, pour mettre le procédé en application avec les meilleurs résultats. Finalement, le procédé conforme à l'in- vention peut aussi être mis en application en ce qu'on met la cavité sous vide par un conduit de faible section et on la ferme de façon étanche au vide en rapportant un prolongement par soudage à friction sur la tige de soupape, le soudage à friction étant effectué sous cloche dans le vide. Ce mode de réalisation est important dans la mesure o l'on doit souvent mettre en oeuvre une extrémité de tige massive dans les soupapes creuses, cette extrémité présentant des rai- nures de maintien pour la fixation des ressorts de soupape. De telles extrémités de tige massives sont habituellement rapportées par sou- dage à friction ou soudage en bout par combustion sur l'extrémité de la tige de soupape creuse, cette opération de soudage étant alors avantageusement effectuée sous vide pour mettre ainsi sous vide simul- tanément la cavité de la tige de soupape. L'invention sera mieux comprise en regard de la description ci-après et des dessins annexes représentant des exemples de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels: - la Fig. 1 est une vue en coupe longitu- dinale d'une soupape à plateau remplie de sodium; - la Fig. 2 représente en perspective un bouchon de fermeture pour la soupape à plateau suivant la Fig. 1; - la Fig. 3 est une vue partielle en coupe longitudinale de la tige de soupape d'une soupape à plateau conforme à la Fig. 1, suivant un exemple de réalisation particulier. - 4 - 2 46 5 1 4 7 Sur la Fig. 1, on a désigné par 1 la tige de la soupape. Cette tige de soupape 1 est évidée par un perçage et remplie en grande partie avec du sodium. Un perçage de remplissage 2 est pratiqué à l'extrémité arrière de la tige et est fermé par un bou- chon 3, de préférence assemblé par soudage avec la tige de soupape 1 à l'emplacement 4. La cavité de la tige de soupape 1 est reliée à une zone sous vide environnante par un perçage de faible diamètre, formant un conduit 6, pratiqué au centre du plateau de soupape 5. Ce conduit de faible diamètre 6 (indiqué en trait interrompu) est refermé par soudage aux rayons cathodiques. Le bouchon de remplissage 3, représenté en perspective sur la Fig. 2, donne trois possibilités différentes pour disposer un conduit de mise sous vide. Suivant un premier exemple de réalisation (représenté en trait plein), le conduit de faible section est constitué par une rainure hélicoîdale 32 pratiquée dans la surface d'étanchéité-du bouchon de remplissage 3. Suivant un second exemple de réalisation (représenté en trait interrompu), le conduit de faible sec- tion est constitué par une rainure rectiligne 31. Suivant un troisième exemple de réalisation, le conduit de-faible section est constitué par un perçage traversant coaxialement le bouchon de remplissage 3. La partie de tige. de soupape 1 représen- tée sur la Fig. 3 constitue une autre variante de disposition du con- duit de mise sous vide. Le conduit de-mise sous vide est alors consti- tué par un perçage 6a incliné sur l'axe longitudinal de la tige de sou- pape 1 et pratiqué à travers la paroi de cette tige de soupape. -5- REVENDICATIONS 1 ) - Procédé pour fabriquer une soupape rem- plie de sodium dans lequel on introduit le sodium dans une cavité de la tige (1) de soupape par un perçage de remplissage (2) de diamètre rela- tivement grand et on ferme ce perçage au moyen d'un bouchon (3) et/ou par soudage ou brasage classiques, caractérisé en ce qu'après la ferme- ture du perçage de remplissage (2) on met la cavité de la tige (1) sous vide par un conduit de faible section (6, 31, 32) et on la ferme ensuite sous vide et de façon étanche au vide par soudage ou brasage. 2 ) - Procédé selon la revendication 1, carac- térisé en ce qu'on réalise le conduit de faible section dans le plateau de soupape (5). ) - Procédé selon la revendication 1, carac- térisé en ce qu'on réalise le conduit de faible section sous forme de rainure droite ou hélicoïdale (31, 32) dans la surface d'étanchéité d'un bouchon de remplissage (3) ou du perçage de remplissage (2). ) - Procédé selon la revendication 1, carac- térisé en ce qu'on prévoit le conduit de faible section sous forme de perçage axial (33) dans un bouchon de remplissage (3). ) - Procédé selon la revendication 1, carac- térisé en ce que le conduit de faible section est constitué par un per- çage (6a) pratiqué à travers la paroi de la tige de soupape (1) et in- cliné sur l'axe longitudinal de cette tige de soupape. ) - Procédé selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 5, caractérisé en ce qu'on ferme le conduit de faible sec- tion par soudage par bombardement d'électrons. ) - Procédé selon la revendication 6, carac- térisé en ce que lors du soudage par bombardement d'électrons, on guide le faisceau d'électrons en arc de cercle autour du perçage. ) - Procédé selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 7, caractérisé en ce que, lors de la fermeture du perçage de faible diamètre, on met la soupape dans une position telle que le so- dium soit éloigné du perçage. 246 5147 -6 - ) - Procédé selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 8, caractérisé en ce que le conduit de faible section pré- sente une section de 1 mn2 environ. ) - Procédé selon la revendication 1, carac- térisé en ce qu'on met la cavité sous vide pa.r un conduit de faible sec- tion et on la ferme de façon étanche au vide, en rapportant un prolonge- ment par soudage à friction sur la tige de soupape, le soudage à fric- tion étant effectué sous cloche dans le vide.