Выпускной клапан

 

Сущность: клапан содержит стержень 1, тарелку 2 и посадочную фаску 3, контактирующую с нэсадочной поверхностью 4 седла 5. Фаска 3 и поверхность 4 образованы дугами окружностей разных радиусов, центры которых лежат на одной прямой, проходящей через ось клапана и по одну Сторону от оси и поверхности контакта, и выполнены в соответствии с соотношением Rk(91...0,95) Rc, где Rk - радиус дуги фаски клапана; Rc - радиус дуги посадочной поверхности седла 1 ил. Ё VI сл 00 hO Јь О

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Е 01 L 3/20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4799951/06 (22) 07.03.90 (46) 30.08.92. Бюл. № 32 (71) Мурманское высшее инженерное морское училище им.Ленинского комсомола (72) С.M.Õðàïoâ и И.С.Храпов (56) Двигатели внутреннего сгорания, Конструирование и расчет на прочность поршневых bj комбинированных двигателей/Под ред. А,С.Орлина, М.Г,Круглова. М.; Машиностроение, 1984, с.384, Патент ФРГ

¹ 3639147, кл. F 01 L 3/20, опублик, 1986.

Патент ФРГ

¹ 2545860, кл, F 01 1 3/06, „„. Ж„„1758249 А1 (54) ВЫПУСКНОЙ КЛАПАН (57) Сущность: клапан содержит стержень 1, тарелку 2 и посадочную фаску 3, контактирующую с насадочной поверхностью 4 седла 5.

Фаска 3 и поверхность 4 образованы дугами окружностей разных радиусов, центры которых лежат на одной прямой, проходящей через ось клапайа и rio одну сторону от оси и поверхности контакта, и выполнены в соответствии с соотношением Rk=(0,91...0,95) Rc, где Rp — радиус дуги фаски клапана; Rc— радиус дуги посадочной поверхности седла, 1 ил, 1758249

Изобретение относится к машиностроению, в частности, к двигателям внутреннего сгорания, и может быть использовано в механизме газораспределения двигателя, Известен выпускной клапан, состоящий из стержня и тарелки, содержащей посадо»ную фаску; выполняемую в форме кольцевой конической поверхности, с помощью которой осуществляется сопряжение с такой же посадочной фаской седла клапана.

Недостатком известного выпускного клапана является низкая надежность работы из-за частых нарушений газоплотности сопряжения с седлом клапана.

Известен выпускной клапан, у которого посадочная фаска состоит из двух конических поверхностей, пересекающихся между собой на середине фаски, а угол конуса фаски седла по всей высоте сохраняется постоян н ым. П ри сопряжении такой фаски клапана с фаской седла создается кольцевой кромочный контакт, который через несколько минут приработки, после пуска нового двигателя в результате возникновения высоких контактных нагрузок и обсусловленнЬго этим пластического деформирования материала формируется в посадочную фаску, соответствуЮщую конической форме посадочной фаски седла кла.пана, Однако сформированная при кратковременных начальных условиях работы двигателя поверхность сопряжения выпускного клапана и седла в других условиях эксплуатации, отличающихся от начальных, не будет оптимальной, обеспечивающей надежное и долговечное газоплотное взаимодействие, что объясняется следующим.

Одной из причин нарушения плотности сопряжения выпускного клапана и седла является неодинаковая степень нагрева этих деталей рабочими газами, обуславливающая разную степень теплового деформирования и перемещения посадочных фасок относительно друг друга. При этом тарелка клапана вследствие теплообмена с менее нагретыми стержнем и седлом нагревается неравномерно в осевом и радиальном направлениях. Неравномерный нагрев тарел ки клапана в осевом направлении вызывает меридиональный ее изгиб. обуславливающий возникновение сопряжения с посадочной поверхностью седла в виде кольцевого кромочного контакта. В частности, такой характер сопряжения возникает при установке клапана с перекосом относительно оси сопряжения. Известно, что посадка клапана с перекосом сопровождается прорывом рабочих газов по линии кольцевого кромочного контакта, что обуславливает повышение температуры и выгорание металла фасок, интенсивное изнашивание их поверхностей продуктамй сгорания топлива, возникнове5 ние трещин в зоне контакта фасок и другие дефекты.

Наиболее близким к предлагаемому является выпускной клапан; у которого посадочная фаска тарелки клапана и соответствующая посадочная поверхность седла ориентированы под углом к продольной оси клапана и образованы дугами окружностей разных радиусов, причем центры радиусов контактируемых поверхностей располо>кены по разные стороны от соприкасающейся плоскости.

Однако известный выпускной клапан характеризуется недостаточной надежностью работы клапана из-за повышения контактных напряжений, обусловленных

20 малой площадью принятого вида сопряжения фаски клапана и посадочной поверхности седла.

Целью изобретения является повышение надежности и долговечности выпускного клапана за счет обеспечения газоплотности сопряжения с седлом.

Поставленная цель достигается тем, что в выпускном клапане, содержащем стер30 жень, плавно переходящий втарелку, снабженную посадочной фаской, контактирующей с посадочной поверхностью седла, посадочные фаски клапана и седла образованы дугами окружностей разных радиусов, при этом центры радиусов дуг фаски и посадоч35 ной поверхности седла расположены на одной прямой, проходящей через ось клапана и по одну сторону от оси и поверхности контакта и выполнены в соответствии с со40 отношением йк=(0,91 ...0,95)Rc, где Вк — радиус дуги фаски клапана;

Rc — радиус дуги посадочной поверхности седла.

45 На чертеже изображен выпускной клапан в сопряжении с седлом, общий вид, Выпускной клапан содержит стержень

1, тарелку 2 и посадочную фаску 3. При этом посадочная фаска 3 м взаимодействующая с

50 ней посадочная поверхность 4 седла 5 образованы дугами окружностей разных радиусов. Центры радиусов дуг фаски 3 и посадочной поверхности 4 расположены на одной прямой и по одну сторону от оси кла55 пана, Гаэоплотность сопряжения выпускного клапана с седлом обеспечивается слудующим образом. При работе двигателя тарелка клапана вследствие теплообмена с менее нагретым стержнем.и седлом нагревается

1758249

Составитель С, Храпов

Техред М,Моргентал

Корректор С. Пе кар

Редактор E. Копча

Заказ 2981 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 неравномерно в осевом и радиальном направлениях. Возникающие при этом осевые и радиальная составляющие тепловой деформации обуславливают меридиональный поворот фаски 3 относительно посадочной поверхности 4 и смещение фаски 3 вдоль посадочной поверхности 4 в сторону

: больших диаметров. Выполнение посадочной фаски 3 и посадочной поверхности 4 в виде дуг окружностей разных радиусов с расположением центров радиусов дуг ок: ружностей rio одну сторону от оси клапана и поверхности контакта и на одной прямой, проходящей через эту ось, создает условия для взаимодействия по кольцевым поверхностям шириной I, что обеспечивает надежное газоплотное сопряжение.

Соотношение радиусов дуг окружностей фаски 3 и посадочной поверхности 4 составляет Rl<-(0,91...0,95)Rc Превышение . верхнего предела указанного соотношения приводит к снижению газоплотности сопряжения, так как происходит трансформация предлагаемого сопряжения в известные конические, а понижение нижнего предела — к уменьшению поверхности сопряжения, что обусловливает рост уровня контактных напряжений и снижение надежности работы клапана.

Экспериментальные исследования выпускного клапана на работающем двигателе показали, что предлагаемый выпускной клапан обеспечивает большую надежность га5 зоплотности сопряжения с седлом и позволяет эа счет этого в 2 — 3 раза увеличить долговечность работы клапана и повысить ресурс двигателя в целом.

10 Формула изобретения

Выпускной клапан для двигателя внутреннего сгорания, содержащий стержень, плавно переходящйй в тарелку клапана, снабженную посадочной фаской, контакти15 рующей с посадочной поверхностью седла, причем фаска и соответствующая ей посадочная поверхность седла образованы дугами окружностей разных радиусов, о т л и ч аю шийся тем, что;"с целью повышения

20 надежности и долговечности, центры радиусов дуг окружностей фаски и посадочной поверхности седла лежат на одной прямой, проходящей через ось клапана и по одну сторону от оси и поверхности контакта, и

25 выполнены в соответствии с соотношением

Вк = (0,91" 0,95) Rc, где Ry — радиус дуги фаски клапана;

Йс — радиус дуги посадочной поверхности седла.