Brevet FR2532360A1 — publié le 19840302

L'invention concerne une soupape champignon pour un sélecteur de circuit de gaz,en particulier une soupape d'échappement destinée à une machine Diesel à combustion interne, suralimentée, à deux ou quatre temps. Ces dernières soupapes constituent un composant critique de la machine car elles déterminent en grande mesure le bon fonctionnement de celle-ci. Une soupape d'échappeeent répond aux exigences suivantes: bonne endurance, bonne résistance à la chaleur et rigidité thermi- que, température de fusion levée, soudabilité pour les réparations, bonne transmission thermique, faible dilatation thermique, bonne résistance à la corrosion par la chaleur et par le soufre, faible tendance àu grippage et prix de revient minime des composants. Toutes ces exigences ne peuvant être remplies par une seule matière première, on a donc depuis toujours cherché des solutions de compromis. De telles solutions sont constituées par le chromage de la tige de guidage, le stellitage ou le placage des surfaces de siège à l'extrémité de soupapes du type champignon ainsi que la formation de canaux dans la soupape,permettant de transporterun fluide de refroidissement. De telles solutions sont très complexes tant au point de vue matière première que prix de revient et ne mènent pas toujours à la longue aux résultats recherchés. Le problème qui est à la base de la présente invention est de produire une soupape du type mentionné ci-dessus qui puisse s'adapter aux exigences mentionnées ci-dessus avec une dépense moindre en matière première et une meilleure fabrication et qui en outre puisse se réparer plus facilement dans le cas d'un endommagement. Ce problème est resolu selon la présente invention en ce que le corps de soupape est subdivisé en une tige de guidage cylindrique et un corps d'obturation du type champignon, et en ce que ces deux pièces sont réunies l'une à l'autre par un joint à ajustement serré. Par cette conformation, il est possible de façon simple de sélectionner pour chacune des deux pièces une matière première respective qui ne satisfait que les exigences de cette pièce. Eh outre,il en résulte également des avantages de technique de fabrication du fait que la pièce d'obturation du type champignon peut être fabriquée par un estampage simple, tandis qu'on utilise pour la tige de guidage une matière en barre laminée de section transversale ronde.Par l'utilisation d'un joint à ajustement serré, la tige de guidage et le corps d'obturation peuvent être à nouveau séparés l'un de l'autre,si bien que la soupape peut être réparée de façon simple dans le cas d'endommagement. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description détaillée qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation, qui est faite en référence aux dessins annexes sur lesquels les différentes figures représentent respectivement des vues partiellement en projection et en coupe, comme suit: . la figure 1 est une forme de réalisation très simple d'une soupape d'échappement selon la présente invention; les figures 2 et 3 représentent chacune un exemple modifié de réalisation; les figures 4 et 5 representent chacune un exemple de réalisation pour l'utilisation d'un fluide hydraulique sous pression pour le montage et le démontage; et . la figure 6 est un exemple de réalisation de la soupape avec refroidissement. Selon la figure 1, la soupape de sortie 1 d'une machine à combustion interne Diesel suralimentée est constituée par deux pièces séparables l'une de l'autre, à savoir un corps d'obturation 2 du type champignon et une tige de guidage 3 en forme de barre. Le corps d'obturation 2 comporte la surface habituelle d'étanchéité conique 4 qui coopère avec la surface de siège correspondante conique se trouvant dans le siège de soupape non représenté de la tête de cylindre. Le corps d'obturation 2 présente un alésage cylindrique central traversant 5 dans lequel est disposée une extrémité de la tige de guidage 3 correspondante cylindrique.La tige de guidage 3 et le corps d'obturation 2 sont reliés l'un à l'autre par un joint à ajustement serré qui est constitué en élevant la température du corps d'obturation 2 vis- -vis de celle de la tige de guidage 3, en réunissant les deux pièces et ensuite en emmanchant le corps d'obturation sur la tige de guidage lors du refroidissement de ce corps. Cette liaison d'emmanchement peut également être réali- sée non pas par le chauffage du corps d'obturation 2 avant l'assemblage, mais en réduisant la température de la tige de guidage 3 de façon correspondante par refroidissement. Lorsqu'elle est réchauffée, la tige de guidage est comprimée fermement dans l'alésage 5. Le corps d'obturation 2 est constitué par une matière première qui peut particulièrement résister aux températures élevées et aux propriétés corrosives du gaz d'-8chappement. De telles matières premières pressentent une teneur élevée en nickel comme par exemple le RNimonic'80A". La tige de guidage 3 par contre est fabriquée en une matière première qui correspond de façon optimale aux conditions posées à propos. de la tige. Grâce au joint à ajustement serré entre le corps d'obturation 2 et la tige de guidage 3,11 est possible d'exécuter relativement simplement des rEpa- rations sur la soupape en séparant l'une de l'autre les deux pièces et en échangeant la pièce endommagée. Dans l'exemple de réalisation selon la figure 2,on prévoit dans le corps.d'obturation 2, à la place d'un alésage cylindrique traversant,un alésage 6 fermé d'un côté,c'est-à-dire un alésage borgne. Par ailleurs,le corps d'obturation 2 et la tige de guidage 3 sont formés comme à la figure 1 et le joint d'ajustement serré a été réalisé comme à la figure 1 par emmanchement. L'application de l'extrémité inférieure de la tige de guidage 3sur la face d'extrémité du trou borgne 6 permet d'intercepter des forces axiales éventuellement importantes qui ne peuvent être absorbées par le joint à ajustement serré. L'exemple de réalisation selon la figure 3 est modifié du fait que l'extrémité disposée dans le corps d'obturation 2 de la tige de guidage 3 est conformée comme une section légèrement conique qui est enfoncée dans un alésage 7 du corps d'obturation 2 qui, de façon correspondante,est légèrement conique. La liaison par emmanchement est à nouveau réalisée comme décrit à, propos de la figure 1. Cette forme de réalisation avec l'extrémité de la tige de guidage 3 qui se rétrécit coniquement vers le bas peut être également utilisée lorsque l'alésage correspondant de la partie d'obturation 2 ne traverse pas mais est fermé d'un côté comme c'est le cas à la figure 2. Dans la forme de réalisation avec un alésage traversant, il est d'autre part possible également 'de - conformer la conicité de l'alésage 7 et celle de l'ex trémité de la tige de guidage 3 de façon inverse à celle de la figure 3, c'est-à-dire que l'extrémité plus épaisse de la section légèrement conique se trouve à l'extrémité inférieure de la tige de guidage 3. Selon la figure 4, la partie d'obturation 2 est conformée comme à la figure 1, c'est-à-dire avec un alésage cylindrique traversant 5. La tige de guidage 3 présente par contre à son extrémité se trouvant dans l'alésage 5 un canal central 8 qui est muni à son extrémité inférieure d'un taraudage 9 sur lequel peut être raccordé un système d'arrivée d'un fluide hydraulique sous pression Près de l'extrémité supérieure, deux alésages radiaux ou plus 10 bifurquent du canal 8; ils débouchent dans une rainure annulaire 11 delta tige de guidage 3. Dans cet exemple de réalisation, le joint à ajustement serré est alors établi à l'aide d'un fluide hydraulique sous pression, en élargissant quelque peu élastiquement le corps d'obturation pour assembler ce dernier et la tige de guidage 3 et lorsque les pièces 2 et 3 ont pris leur position précise l'une par rapport à l'autre, en relâchant le fluide sous pression de manière que la pièce 2 soit emmanchée sur la pièce 3.La méthode est en soi connue. Elle peut s'utiliser aussi pour le dééontage des deux pièces en cas de réparation de la soupape. Comme le montre la figure 5, le fluide hydraulique sous pression, au lieu de pénétrer par le bas comme à la figure 4, peut également penétrer par le haut entre les faces de contact du corps d'obturation 2 et de la tige de guidage 3. Dans ce but, on prévoit au centre de la tige 3 un canal 12 qui est muni à son extrémité supérieure non représentée d'un raccordement fileté pour le système d'arrivée. A l'extrémité infe- rieure du canal 12,deux canaux radiaux ou plus 13 bifurquent; ils débouchent dans une rainure annulaire 14 qui se trouve dans la surface à enveloppe de la section de tige, cette dernière étant disposée dans l'alésage 15 du corps d'obturation 2.Cette section est en outre conformée de façon légèrement conique et ceci de manière que l'extrémité plus épaisse du cône se trouve sur l'extrémité libre de la tige de guidage 3. L'alésage 15 de la partie d'obturation 2 est conformé de façon correspondante comme un cône. La conicité de l'alésage 15 et de l'extrémité de la tige 3 peut aussi être inverse, l'alésage pquvant alors être aussi bien traversant que fermé d'un côté, de façon analogue à la figure 3 ou à la figure 2. Un exemple de réalisation selon la figure 6 constitue une soupape refroidie en faisant passer par la tige de guidage 3 deux canaux 16 et 17 àaxes parallèlesdont par exemple le canal 16 sert à amener le fluide derefroidissement et le canal 17 à le faire sortir. Le corps d'obturation 2 présente un espace creux concentrique 18 dans lequel pénètre l'extrémité inférieure de la tige de guidage 3. Au voisinage de l'espace creux 18/les canaux 16 et 17 présentent des alésages transversaux 19 ou 20 par l'intermédiaire desquels le fluide de refroidissement pénètre dans l'espace creux ou en sort. Entre l'espace creux 18 et l'extrémité supérieure du corps d'obturation 2, des alésages transversaux additionnels 21 ou 22, débouchant dans une rainure annulaire commune 23 bifurquent à partir des canaux 16 et 17.Ces alésages transversaux 21 et 22 servent à conduire le fluide hydraulique sous pression pour monter ou démonter la soupape, entre les faces de contact cylindriques du corps d'obturation 2 et de la tige de guidage 3. On peut à ce propos prévoir sur les deux canaux 16 et 17 des raccordements pour l'arrivée du fluide sous pression, ou bien cette arrivée n'est raccordée que sur l'un des deux canaux, l'autre canal étant alors fermé par un bouchon. Dans les formes de réalisation selon les figures 4 à 6, il est également possible de prévoir les alésages transversaux 10, 13 ou 21, 22 non pas sur une seule hauteur mais sur plusieurs étages, plusieurs rainures annulaires étant alors prévues de façon correspondante. On peut aussi prévoir des rainures de répartition pour le fluide hydraulique sous pression connues en soi et de forme en spirale, partant des rainures annulaires 11, 14 ou 23. REVENDICATIONS 1. Soupape champignon destinée à un sélecteur de circuit de gaz, en particulier soupape d'échappement pour une machine à combustion interne Diesel suralimentée à deux ou quatre temps, caractérisée en ce que le corps de soupape (1) est subdivisé en une tige de guidage (3) cylindrique et un corps d'obturation (2) du type champignon, et en ce que ces deux pièces sont réunies l'une à l'autre par un joint à ajustement serré. 2. Soupape selon la revendication 1, caractérisée en ce que la tige de guidage (3) est disposée par une de ses extrémités dans un alésage traversant du corps d'obturation (2). 3. Soupape selon la revendication 1, caractérisée en ce que la tige de guidage (3) est disposée par une de ses extrémités dans un alésage (5) fermé d'un côté du corps d'obturation (2). 4. Soupape selon la revendication 2 ou la revendication 3, caractérisée en ce que l'alésage (5) est cylindrique. 5. Soupape se-lon la revendication 2 ou la revendication 3, caractérisée en ce que l'alésage (5) est conique. 6. Soupape selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'on prévoit à partir de l'extrémité de la tige de guidage (3) disposée dans l'alésage (5), des canaux d'arrivée pour un fluide hydraulique sous pression, qui débouchent dans l'alésage (5). 7. Soupape selon la revendication 2 ou la revendication 3, caractérisée en ce qu'on prévoit à partir de l'extrémité de la tige de guidage (3) dloignée du corps d'obturation (2), des canaux dgarri- vée (13) pour un fluide hydraulique sous pression, qui s'étendent à travers la tige jusqu'au voisinage du corps d'obturation (2) et débouchent dans son alésage (15). 8. Soupape selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que la tige de guidage (3) est constituée par une matière première différente de celle du corps d'obturation (2). 9. Soupape selon la revendication 8, caractérisée en ce que le corps d'obturation (2) est constitué par une matière première ayant une teneur élevée en nickel, de préférence la matière connue sous le nom de 1,Nimonic 80A". 10. Soupape selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée en ce qu'elle comporte des canaux de refroidissement (16,17) s'étendant à travers la tige de guidage (3) jusque dans le corps d'obturation (2), et transportant pendant le fonctionnement un fluide de refroidissement, d'od partent des alésages transversaux (21, 22) au voisinage de la face de contact entre le corps d'obturation (2) et la tige de guidage (3) et par l'intermédiaire desquels on peut fournir du fluide hydraulique sous pression pour le montage et le démontage des deux pièces.