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Perfectionnements apportés aux soupapes fonctionnement périodique, notamment aux soupapes d'échappement des moteurs à combustion interne.
La présente invention a pour objet des perfec- tionnements apportés aux soupapes à fonotionnement périodique et plus spécialement aux soupapes d'échappement des moteurs à combustion interne ; ces perfectionnéments sont relatifs principalement au guidage de la tige de la soupape et à la forme du conduit de passage des gaz.
L'une des particularités de l'invention réside dans le fait que le guide de la tige de soupape est
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placé complètement ou en majeure partie en dehors du passage des gaz, la paroi'interne de ce passage étant munie d'une saillie ou protubérance qui contient complètement ou en majeure partie le guide de la soupape.
Suivant une autre particularité de la présente invention, la soupape présente une forme telle que toutes les surfaces qui limitent le passage des gaz à travers la soupape soient établies conformément aux principes de l'écoulement de l'air. Dans ce but, la paroi interne du bottier de la soupape et la surface latérale de la tête de cette dernière qui est située en regard du bottier, ainsi que la surface extérieure de la tige de soupape (et que le guide de la soupape s'il pénètre dans une mesure impor- tante dans le passage des gaz) ont une forme telle que la section transversale de passage des gaz, mesurée dans le sens perpendiculaire ou approximativement perpendiculaire à la direction d'écoulement du fluide, varie graduellement ou reste constante tout le long du passage,
que la soupape soit complètement ouverte ou qu'elle soit en période d'ouverture ou de fermeture
Suivant une caractéristique de la soupape objet de l'invention, la section transversale du passage des gaz prend une forme en coeur plus ou moins accentuée le long de la partie de ce passage où la paroi interne de celui-ci présente la protubérance qui contient le guide de la soupape.
Ce mode de construction de la soupape présente pour avantage que le passage des gaz. offre la plus faible résistance possible à l'écoulement du fluide et que la formation de tourbillons est empêchée dans la
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soupape. Si, en donnant une forme particulière à toutes les surfaces -internes du ou des passages de la soupape, on fait en sorte que la section transversale croisse par exemple linéairement ou presque depuis le siège de la soupape jusqu'à l'ouverture d'évacuation, la vitesse d'écoulement àtravers la soupape décroîtra progressivement et régulièrement et,en même temps, le fluide traversera le passage sans formation de tourbillons car il n'existera nulle part dans le passage de variations sensibles ou brusques de sa section transversale.
Le montage précité du guide de la soupape dans une protubérance s'étendant à l'intérieur du passage à partir de la paroi interne de celui-ci assure un bon guidage de la tige de soupape à une distance relativement faible du siège de la soupape dans le boîtier sans qu'il en résulte un accroissement de résistance au passage des gaz ou la formation de tourbillons, parce que la section transversale du passage a une forme en coeur le long de laprotubérance et que son aire varie progres- sivement ou est constante à cet endroit.
La description qui va suivre, en regard du dessin annexé,donné à titre d'exemple, fera bien comprendre de quelle manière l'invention peut être réalise.
La fig. 1 montre en élévation, partie en coupe longitudinale,une forme d'exécution de la soupape.
Les fig. 2 à 7 sont des coupes transversales par 11-11 à VII-VII de la fige 1.
La fig. 8 représente en plan l'allure de quelques courbes a, b, c ........... ! montrant la forme de la pro-
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tubérance qui s'étend depuis la paroi jusque dans le passage et qui contient totalement ou en majeure partie le guide de la soupape, ces courbes étant également représentées en élévation sur la fig. 1.
La fig. 9 est un diagramme montrant la variation de la section transversale du passage depuis le siège de la soupape jusqu'à l'orifice d'évacuation.
La fig. 10 est une coupe transversale d'une forme d'exécution d'un guide de soupapetel qu'il peut être établi lorsque l'extrémité inférieure de ce guide fait saillie notablement dans le passage des gaz.
Sur les fig. 1 à 7, le boitier de la soupape est désigné par A., la tige de la soupape par B et le guide de cette tige par C. Sur la fig. 1, une série de coupes sont indiquées par les lignes I-I à VII-VII, les plans de toutes ces coupes passant par une droite dont la trace est représentée sur la fig. 1 par le point 0. Ce point constitue en même temps le centre de l'arc de cercle formant la courbe de raccordement entre la partie horizontale et la partie presque verticale de la ligne qui limite la surface interne du passage des gaz à droite et en bas de la fig. 1. Les fig. 2 à 7 montrent de quelle manière la section transversale varie depuis le voisinage de l'endroit où le passage des gaz est vertical jusqu'à l'endroit où il est horizontal.
Selon l'invention, le guide de soupape C est contenu totalement ou en majeure partie dans une saillie ou protubérance D qui se raccorde progressivement à la paroi interne du boîtier de la soupape. La passage des gaz et la protubérance D ont une forme telle que la sec-
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tion transversale varie graduellement le long de la pro- tubérance dont la forme est figurée par les courbes a, b, ......... i (fig. 1); l'allure horizontale de ces courbes est représentée fig. 8. Leurs points d'intersec- tion avec les plans de coupe IV-IV à VII-VII sont désignés par a4, b4, etc....... a7, b7, etc..... sur les fig.
4 à 7.
La fig. 9 montre graphiquement la variation de la section transversale en fonction de la distance moyenne du chemin, de gaz dans la soupape. A côté des sections transversales correspondant aux plans de coupe I-I à VII-VII de la fig. l, la fig. 9 indique les valeurs de la section transversale au siège de la soupape, en quatre endroits différents désignés par 1, 2, 3,4 sur la fig. 1.
Comme le montre la fig. 1, le diamètre intérieur du passage des gaz va en croissant vers le haut partir du siège, tandis que le diamètre de la tige de la soupape décroît en même temps. La conformation du passage des gaz et de la protubérance pour le guide de soupape selon les fig. 1 à 8 .produit la variation linéaire de la section transversale de la soupape représentée sur la fig. 9, depuis son siège jusqu'à son orifice d'évacuation.
Cette variation graduelle de la section permet au fluide de traverser le passage des gaz avec une perte de charge très réduite, c'est-à-dire avec une très faible résistance à l'écoulement?
On voit sur la fig. 1 que le siège de la soupape et la portée correspondante de la tête de la soupape sont, en coupe verticale, c'est-à-dire en coupe par des plans passant par l'axe de la soupape, tangents aux courbes
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qui limitent les surfaces voisines, ou bien qu'ils forment au moins des angles assez obtus avec ces courbes pour que les bords du siège et de la portée ne puissent provoquer aucune formation de tourbillons dans le fluide qui s'écoule.
Le fait que le siège et la portée de la soupape sont situés complètement ou approximativement dans le même plan que les surfaces voisines présente également l'avantage que, pratiquement, les bords du siège et de la portée ne peuvent être les points de départ de fendillements ou crevasses dans la matière, ce qui est fréquemment le cas avec les sièges de soupapes qui forment des angles aigus avec les surfaces voisines.
On voit également sur la fig. 1 que le côte de la tête de soupape qui est tourné vers le passage des gaz présente la forme d'une surface conique très inclinée et que cette surface se raccorde par un arrondi progressif à la tige conique B de la soupape qui est très large à son extrémité inférieure. La forme donnée à la paroi interne du passage des gaz et au côté de la tête de soupape qui fait vis-à-vis au bottier de la soupape, aussi bien qu'à la paroi externe de la tige de soupape - forme qui a été décrite plus haut - produit également la suppression des tourbillons pendant les p ériodes d'ouverture et de fermeture de la soupape, ainsi qu'une variation progressive de la section transversale du passage des gaz tout le long du chemin du fluide lorsque la soupape est fermée.
Si l'on suppose que la soupape doit être fermée, on voit d'après la fig. 1 que les sections transversale* 1, 2,3, 4 croîtront graduellement depuis le siège de
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la soupape jusque la ligne 4, de telle sorte que, pendant les périodes d'ouverture et de fermeture, les sections transversales de passtge des gaz varieront progressivement tout le long du trajet d'écoulement du fluide.
Dans sa forme d'exécution représentée fig. 1, le guide de soupape C s'étend un peu dans le passage des gaz, mais cela n'est pas nécessaire, car ce guide peut être complètement enfermé dans la protubérance D. Lorsque l'extrémité inférieure du guide C s'étend notablement à l'intérieur du passage des gaz ou bien lorsqu'il est supporté assez bas à travers celui-ci, la forme de ce guide est également adaptée, selon l'invention aux principes d'écoulement de l'air, comme le montre la fig. 10 qui représente la coupe verticale d'une tige de soupape et de son guide ainsi réalisé.
Au lieu de faire croître graduellement la section transversale du bottier de la soupape depuis le siège jusqu'à l'orifice d'évacuation, comme le montre la fig. 1, en ce qui concerne les parties du passage situées entre la section 4 et l'extrémité d'échappement de la soupape, on peut aussi maintenir constante cette section. Dans certains cas, la section transversale du passage peut, si on le désire, décroître progressivement dans le même sens si cette disposition eat considérée comme plus avantageuse.
Il va de soi que des modifications de détail peuvent être apportées aux dispositifs qui viennent d'être décrits, sans pour cela sortir du cadre de l'invention.