Brevet FR2500056A1 — publié le 19820820

La présente invention concerne une soupape creuse pour moteur à combustion interne, comprenant en remplissage en un métal liquide au moins à la température de fonctionnement, pour améliorer l'évacuation dela chaleur depuis le plateau de soupape à la tige de soupape. Les soupapes pour moteur à combustion interne, notamment les soupapes d'échappement sont refroidies au niveau des zones +IhemirîqueL0ent les plus sc. iicit'es, par des mesures particulià:res pour qu'il soit possible d'utiliser les materia-tm de soupape habitur]s à:-es tem- pératures de fonc-Lionrnement maximutn Il est largeiert coninu de refroidir Me telles soupapes à l'aidE;e -r5;dium qui se tro(uvs dans tle cavité à l'intérieur de!, soupape. du sod;l uoosède une conductibilité thiermrî.iq? glc-ee' Ie. Liquide ' des tempé- ratures de fonctiornene nt de soupa oe d'échappement. Les mouvements de vibration duble scoupie- lcrs de son ouver- ture ou de sa fermeture,pn oqt u.n brass ge du sodium chaudeetdu sodium froide et:siret ainsi un transfert thermique supplémentaire, de la tète de soupape chaude à la tige qui est refroidie. Il est également connu d'utiliser à la place du sodium d'autres métaux qui sont liquides à la température de fonctionnement de la soupape, pour le transfert de calories à l'intérieur de la soupape.Le- potassium fait partie de ces métaux. Conrnu est également l'utilisation d'alliagesde sodium et de potassium dont le point de fusion le plus bas se trouve à environ 13 sous zéro. Le sodium et le potassiun possèdent des prcpriétés qui peuvent affecter la fonction de -refroidissement qui vient d'être décrite. En effet en contact avec l'atmosphère plus ou moins humide, les éléments précités forment en plus des oxydes et des carbonates, notamment un hydroxide très hygroscopique. Il faut des moyens techniques complexes pour proteger le sodium ou le potassium lors de leur utilisation contre la corrosion atmosphérique pour éviter que des produits de corrosion parviennent avec le mélange dans la cavité de la soupape. Ainsi, si si par e eiple de 'hyrdroxide de sodium, le cas échéant ensemble de l Le.us t-rouve dans la clavite rempliq de sodîiuc los Paotios.:iiates ui-3wntes aurat lieu 1 e -... d 'O *d' d _ ', uppl c 'tai- Ls T-? 0.ç. N^ =:._.-rOW '. I/ Ht__ t - !e r Sd rlú1, _t;-a:i-r.! f, "gionl:Et-_ U d L -;O -.* - *-o'-c' trfz. eLC;TU tfI cU d e z. C. ' '*2 l. à vne Températu e é L0) -V ' -c CLU;, ;. a r--i.._ -t -'t' _...._'- >[. iee résistances trmiues: 1evéeie,- àe a.J, i une épaisseur de co-2.c1:es g:izle =;"s ' -de -; té o _.-"--:,-j-,;:--,_-;-oP--: *;$' i _;,!q:t'z..,'- '-' ó.'$ 7, J, O l E %.... i i*; chaleur de la soupapa ait soeiît de ese. o ce qui annule l'effet deyg. -_foie! ed 2ie30 Le Licouches conatitueiit u ou-re:.:nsiaiso aec la pression intérieure tsos 6!euret si ltatément présen-te, 6paisseulr de c^-ouchGl1es pP6;ó'er:ie lf-Lz= çe 't P'_'nsfetslX de ohlaleur de la sou;pape au sodi17 =tl i -5?ePstement c.e qui armTule 1 ' effet de rhefroidissemfezt o 3a Les couches constituez-t en: outreg en '. asoane la pr-essçion int;erieure tr es souv.entl szmul- slatement présente" le point de départ de cassurexs@emanentes, d'autant plus que l'oxydation pénètre le long des joints de grain jusqu'à profondement dass la surface de la paroi de cavité. En outre, en raison des pressions intérieures, la viscosité des gaz enfermés dans la cavité augmente, ce qui aegsTltdtm ne adednos el sTndap aneleqo ap a). 2sueq un nod saelgpT suoT.Tpuoo saep agao Toad *9TAeo et ap soolans xne sntd quaemio as au a2eoolq ap no aJaaTJieq Utmeao; saqonooD sap anb aeTruem aelaq. ap auoq"eo ua %a esoze 'auagSxo ua sgqa.ndmT seal uaTI 'squamgl seo 9.ed sagmioj seeTlle sap no mnTsseod ap no mnTpos op saTIdmea %uos Tnb sasnajo sedednos sep suep sa;Toad xnmeBm sap uoTppet ['aeteue.ardns uobe$ ap 'anb 9.eqgsuoo e uO Oç À au8%odmT uoTeoTldmT s aun Tuaqqop am aed Tnb ao saqanbeld ap amaoj snos ueauas9ad as suoqTppe set uoTueAuTT ap asnaseoue.e anbTqsT,%oe.meo aun uotaS ÀspTod ua % O ap mn'uooiTz ua nauae; aun luamasne2elusee.ueueasgad saa-uetam z seo 'suam97[ seo ep se3us.-[m sap.jed no 8gZ mnem.zn mnu&.x4X 'mn u-etq 'mrnTuooaTz al lueuaedmoootafflap adnoiS np un,.ed saam.zo; s eessTdmae ap suoTTppe sap oed eagsoToe.zeo %se uooT;ueAuTt.ed agsodoid uoTnlos eI *À9TAe0o el suep segaTl9 ze9 op oz suoissaed sep %uemesssTIqeu,l enb TsuTe apTnbTI Te%,,m zed sageessTdmaia sapsepTxop uoTq.emizo el zed sgnbo.oJda su -uoTumsens sueaTuAuoouT setl aqe.A9 'nod 2e1ssTIdmez ap uoTTppe eun,p '%neq sntd Tu. Tjp ed.. np asneio adednos eun iToA.nod ep %nq inod e UOTqueAuT auassJd el l e.xTeTTmTS saz luem9Tp un 'mnTsseood ae..nod Te. luemale29 %se ToaD '91aJndmTp 9qT.uenb et op UOTequesmne,l oewe aiuei2ne enbs aeD '.znaeom el su-ep uamgxnlemgzd eauued uea Jaeqmo. ap senbsTa xne saesodxa TsuTe. uos mnTpos np sed OL seaTpToxae sasnajo sedednos seq *TeT op 91TPTUmnp a aua9a.xop enb TsuTe eqozep qe mnTpos ep ep xo,p mnTpos ep apT:xoaptp 'auqoip qlp eanqzeo op 'neet ep amo-. snos semm'aeSllTm ap amme9 el 8.uBp BsJendmTp aouesgid etI raP %Tr;ns IT 'Jailnoap as %uassTnd sT.ogap al,p 4uauueTA Tnb snsseood seal anb.zno& *.uamassTPTo$aJe ap a;ajje l anuTmTp qa adednos et ap uoTqe.qT* ap uemeAnom np sxol epTnbTI mnTpos np easseaq eal eaqodme 9SOOOSZ de la cavité formée par du sodium, et inversement du sodium à la soupape. Ceci influence en même temps favo- rablement l'effet de vibration puisqu'une faible pression à l'intérieur de la cavité a pour conséquence une faible viscosité du gaz de test. Ainsi non seulement l'oxygène, mais simultanément l'hydrogène qui met également en péril la soupape creuse sont liés. Il est également d'importance extraordinaire que l a teneur en azote dans la cavité est transformé en une liaison présentant une faible pression de décomposition, si bien que la pression de gaz dans la cavité de la soupape soit réduite à la pression de vapeur du métal de refroidissement utilisé. De façon surprenante, il s'est avéré lors des essais que la surface de la cavité dans une soupape creuse reste -5 complétèment nue et propre même après des longues durées d'exposition laongue à la temperature de fonctiornnement de soupape creuse..Cet effet provient très probablement du fait que les fusions de métal peuvent ainsi être desoxygénèes, deshydrogénées et dénitrées sans que les produits de réaction excercent une influence nocive sur la fonction du système de refroidissement, et ceci sans que l'agent ou le moyen pour la desoxygénation la déshydrogénation et la dénitration soit solubles dans le métal de refroidissement. L'utilisation d'yttrium ainsi que de l'uranium 238 est notamment avantageuse quand les soupapes creuses sont réalisées en des matériaikà la base d'alliages d'aluminium, tel que. produit connu sous la dénomination nimonic 80A. La teneur élevé en zirconium dans des mélanges des éléments susmentionnés assure qu' à l'aide de l'affini- té élevée de zirconium vis-à-vis de l'hydrogène, la pression partielle d'hydrogène dans la cavité diminue à la très faible valeur de l'hydrure de zirconium. REVENDIC AT iONS 1. Soupape creuse pour moteur à rombustion interne comprenant un remplissage en un matal liquide au oroins à la température de fonctionnement, Four améliorer l 'évacuation d ia chaLeu2 du p]ate-on de. pape: 'a tige de soupape:, cr:":ra tr';.'=se pa, une.n ddit;ic d. remplissage forâ,-e p d,. zirc"i,,m u. 2. Soupa"pe cr=. po u r motur et 8 ome, s.to, inrt.erne comprenant un-:. t. -r n.:i u '. oins à la temp,éraL-u:,' f..,,:: o.e', -ur.F:,d -J - l'éCacuarion cC.-,. '! :u l.- na.u d.: e;; la tige de souLpea,-. c r -r.i rempliEs.age forL-e 9.:.a.rii 3 O Joupa:...[Oh: 'l.:'. -;S:,I J.ot..r s iere, comprenant un 1rc.' ',r- tll -;[. il.: &i.;'iS à la tramp-raiure.&; Y -iJueuet. -oer s- irer l'éevacuation de 'la, c.;.':'e? iu piateau Oe a; oupe: L l? a tige de soupape, cars'b é-s e par uorue -iciJbo, de- remplissage formte par J.i 'yyttriur. 4. Soupape pour mote à c-m>n-mb s%. i J s -er ne, comprenant un remplissage par un mr, aL Riquine au moins à La tempéra- ture de fonctionneme:t, pour adneiur.r l'v:c'Jon de la chaleur du platecue u..p.la tige dsopape, caractérisée par une addition r. rempl. Vssage formée par de l'uranium 238. 5. Soupape creuxe selon llune des revendica de l'yttrium ou de l'ura 6. Soupape creuse selon la revendicaticn 5, caractérisée en ce que les mélanges présentent ne teneur en zirconium de 50 % en poids. 7. Soupape creuse selon l'une des revendications précédentes caractérisée par des additions de remplissage en forme de plaquettes.