IT9022425A1 - Rivestimento ceramico del canale di conduzione del gas per testate di motori a combustione interna - Google Patents

Description

Descrizione del trovato

L'invenzione concerne un rivestimento ceramico del canale di conduzione del gas per testate di motori a combustione interna. Siffatti rivestimenti in forma di un corpo cavo vengono designati con il termine di "portliner". E' abituale impiegare questi rivestimenti quali anime di fonderia nella colata della testa cilindrica.

Rivestimenti ceramici di canali di conduzione del gas in forma di un corpo cavo in un sol pezzo sono già noti (brevetti statunitensi n. 3568723 e 3799772). Mediante la loro costruzione con un'anima interna ceramica ed un mantello di metallo esterno, colato direttamente attorno all'anima, viene conseguito un favorevole isolamento termico dei gas di scarico fluenti attraverso la conduttura del gas di scarico. In questo modo il livello di temperatura nella conduttura dei gas di scarico resta mantenuto ad un' altezza tale per cui è possibile un utilizzo successivo dell'energia dei gas di scarico. Sono parimenti noti rivestimenti suddivisi longitudinalmente (brevetto tedesco DD 266385). In relazione a ciò la costruzione deve compensare, mediante uno strato intermedio di elastico in corrispondenza delle superfici di attestamento, sollecitazioni, le quali si verificano in seguito a differenti coefficienti di dilatazione termica del materiale di ricolata e del rivestimento.

Si incontrano difficoltà nel trovare per l'anima in ceramica un materiale adatto, il quale sia in grado di far fronte ai requisiti posti. Questo materiale oltre alla stabilità chimica rispetto ai componenti dei gas di scarico, deve sopportare la pressione del materiale di colata solidificantesi e, dall'altro lato, deve presentare una buona stabilità termica e una ottimale resistenza agli shock termici, per far fronte alle elevate temperature predominanti di durata e di punta ed alle differenze di temperatura verificantesi alla colata. A tale scopo venne presa in considerazione una pluralità di materiali ceramici. Così, per esempio, secondo i brevetti tedeschi DE-2163717 e DE-2354254 è noto impiegare miscele di ossido di silicio e ossido di alluminio, rispettivamente argilla refrattaria contenente terra grassa, mulitte, zirconio e altri e, quale aegnte legante, allumina oppure fosfato di alluminio e, secondo la domanda di brevetto tedesca DE-AS 2750290 e secondo il brevetto europeo n. 119499 titanato di alluminio. Si rileva però svantaggioso il fatto che certi materiali, come carburo di silicio ed ossido di alluminio, in seguito alla loro conducibilità termica, possiedono un effetto isolante troppo basso, mentre altri materiali, come per esempio titanato di alluminio, presentano una resistenza troppo bassa. Anche i materiali ceramici con una parte di fibre di silicati (domanda di brevetto tedesca DE-OS 2549256) non soddisfano interamente sotto questo aspetto.

Sono parimenti noti portliner formati-da metà di lamiera di acciaio saldate (brevetto tedesco DE 2555166 e domanda di brevetto tedesco DE-OS 2323792), gli stessi possiedono però un potere di isolamento termico troppo basso.

Scopo dell'invenzione è di sviluppare un rivestimento ceramico del canale di conduzione del gas tecnicamente semplice, il quale risolve i problemi tecnologici che si incontrano nel colare ad involucro attorno a corpi ceramici sulla base dei diversi coefficienti di dilatazione termica del materiale di ricolata e del rivestimento.

Alla base dell' invenzione è posto il compito di creare un rivestimento ceramico del canale di conduzione del gas, con il quale rivestimento risulta possibile, indipendentemente dalla forma del canale, rispettivamente del rivestimento, l'impiego di materiali ceramici quale materiale di rivestimento. Inoltre deve essere riconseguito un accrescimento dell'energia dei gas di scarico mediante diminuzione della perdita di calore nella testata.

Secondo l'invenzione il compito viene risolto per il fatto che il rivestimento è suddiviso trasversalmente in segmenti singoli, dei quali un segmento del rivestimento si estende dalla sede della valvola sino all'estremità della curva del canale di scarico e presenta sostanzialmente una curvatura uguale. Almeno un ulteriore segmento del rivestimento si estende dalla curva del canale di scarico sino all'apertura del canale di scarico. Il segmento, ovvero segmenti, non incorporati per colata, del rivestimento sono inseriti dal lato della curva nel canale di conduzione del gas della testata con un materiale adesivo inorganico resistente alle alte temperature e vengono bloccati con l'ausilio della curva flangiata.

I segmenti consistono in materiali ceramici con caratteristiche uguali o disuguali e presentano però analoghi coefficienti di dilatazione termica. Le superfici di contatto dei segmenti del rivestimento sono munite di smussature contrapposte, affinchè le stesse si adattino reciprocamente con impegno geometrico.

II rivestimento secondo l'invenzione garantisce che il fluido mosso sia circondato da uno strato isolante che da parte sua è circondato, con impegno geometrico, da un materiale di colata ad involucro oppure, per lo meno, viene fissato nella sua posizione mediante il materiale di colata. Mediante il passaggio termico riducentesi tra il gas di lavoro e la testata viene creato il presupposto per l'isolamento termico. I carichi durante la colata vengono compensati dalla prima parte del rivestimento mediante l'esecuzione di forma sferica, rispettivamente la sezione trasversale di forma circolare del canale. Poiché le sollecitazioni durante il funzionamento del motore non intervengono più in campi critici di temperatura come nel caso della colata, ad involucro per la parte del rivestimento da inserire successivamente si può impiegare anche una sezione trasversale di forma acircolare. In tal modo risultano possibili risparmi di spazio nella testata. Esempio di esecuzione

La soluzione secondo l 'invenzione viene spiegata più dettagliatamente in base ad un esempio di esecuzione con relativi disegni di principio.

Come mostra la figura 1, il portliner consiste di due segmenti ATI, titanato di alluminio, 1 e 2. Il segmento 1 si estende dalla sede della valvola sino all'estremità della curva del canale dei gas di scarico ed è colato attorno ad involucro analogamente alla colata perimetrale ad involucro di anime di sabbia. Il segmento 2, dopo il raffreddamento della testata, viene inserito nel canale di conduzione del gas dal lato della curva sino al segmento 1 e fissato per mezzo di materiale adesivo 3 resistente alle alte temperature, come illustrato in figura 2. A tale scopo le superfici di contatto dei segmenti sono munite di smussature 4 contrapposte, affinchè le stesse si adattino reciprocamente con impegno geometrico.

Mediante l'applicazione della curva del gas di scarico ha luogo un fissaggio addizionale del rivestimento nel canale di conduzione del gas.

Claims (6)

1. Rivendicazioni 1. Rivestimento ceramico del canale di conduzione del gas per testate di motori a combustione interna, in forma di un corpo cavo, del quale alla colata della testata, segmenti sono inseribili quali parti dell'anima da fonderia, caratterizzato dal fatto che il rivestimento è suddiviso trasversalmente in segmenti singoli, dei quali un segmento (1) del rivestimento si estende dalla sede della valvola sino all'estremità della curva del canale di scarico, presenta sostanzialmente una uguale curvatura ed almeno un ulteriore segmento (2) del rivestimento si estende dalla curva del canale di scarico sino all'apertura del canale di scarico.
2. 2. Rivestimento ceramico del canale di conduzione del gas secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il segmento, rispettivamente segmenti, non incorporati per colata, del rivestimento sono inseriti dal lato della curva nel canale di conduzione del gas della testata.
3. 3. Rivestimento ceramico del canale di conduzione del gas secondo le rivendicazioni 1 e 2, caratterizzato dal fatto che i segmenti da inserire sono inseriti nel canale di conduzione del gas con un materiale adesivo (3) inorganico resistente alle alte temperature.
4. 4. Rivestimento ceramico del canale di conduzione del gas secondo le rivendicazioni da 1 fino a 3, caratterizzato dal fatto che i segmenti inseriti sono bloccati con l'ausilio di una curva flangiata.
5. 5. Rivestimento ceramico del canale di conduzione del gas secondo le rivendicazioni da 1 fino a 4, caratterizzato dal fatto che i segmenti consistono in materiali ceramici con caratteristiche uguali o differenti e presentano analoghi coefficienti di dilatazione termica.
6. 6. Rivestimento ceramico del canale di conduzione del gas secondo le rivendicazioni da 1 fino a 5, caratterizzato dal fatto che le superfici di contatto dei segmenti di rivestimento sono munite di smussature (4) contrapposte.