CN105240080A - 具有螺旋叶片的双腔冲钠气门 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有螺旋叶片的双腔冲钠气门，所述气门头外侧壁设有绕其轴向延伸的螺旋叶片，所述气门杆内部沿其轴向设有圆柱形杆部冲钠腔，所述气门头内设有与杆部冲钠腔同轴连通的头部冲钠腔且该头部冲钠腔为锥形腔体且所述头部冲钠腔内径由上往下逐渐增大，所述杆部冲钠腔内沿径向设有隔板并将该杆部冲钠腔分隔形成环形流道，所述头部冲钠腔的下端面为向下凸出的球面，所述杆部冲钠腔与头部冲钠腔内填充有钠，该具有螺旋叶片的双腔冲钠气门能较好的将气门颈部和气门头端面中心处积聚的热量传导走，从而使气门散热均匀。
Description
技术领域
本发明涉及发动机零部件领域，具体是一种具有螺旋叶片的双腔冲钠气门。
背景技术
以往的汽油发动机排气门是采用实心排气门，排气门头部采用耐高温的奥氏体材料，杆部采用马氏体材料，然后经焊接、表面处理等工艺加工而成。这种结构、工艺的排气门只能使用在排气温度不超过750℃的自然吸气汽油发动机上。在增压发动机中，由于使用了压缩进气技术(具体有涡轮增压、机械增压和双增压)，使缸内的燃烧爆发压力比自然吸气时高，缸内的温度也比自然吸气时高，从而排气门的温度相应的升高。故排气门处的温度常常超过排气门材料的许用温度，从而降低排气门使用寿命，降低散热性能。为了解决这一问题，人们在排气门的气门杆部钻孔形成一空腔，金属钠的熔点为97.81℃，在合理的中空腔体积的前提下，当气门工作时，温度升高很快，金属钠在高温时由固态变为液态，在中空腔里上下移动不断冲刷气门面和气门杆，把气门面端部的热负荷有效的传递到气门杆，然后通过缸盖的水道冷却排气门，提高了排气门的散热性，有效降低气门面的热负荷，另外，金属钠的比重较小，气门的整体质量变小，且气门的刚度变强，同等条件下，气门的变形量要小；然而现有中空充钠结构的排气门有一个问题：气门颈部和气门头端面中心处的热量不容易被顺利传导走，是温度聚集的部位，会影响排气门的散热均匀性，降低排气门寿命。
因此，为解决以上问题，需要一种能较好的将气门颈部和气门头端面中心处积聚的热量传导走，从而使气门头部散热均匀的具有螺旋叶片的双腔冲钠气门。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是克服现有技术中的缺陷，提供一种能较好的将气门颈部和气门头端面中心处积聚的热量传导走，从而使排气门散热均匀的具有螺旋叶片的双腔冲钠气门。
本发明的具有螺旋叶片的双腔冲钠气门，包括气门头和气门杆，所述气门头外侧壁设有绕其轴向延伸的螺旋叶片，所述气门杆内部沿其轴向设有圆柱形杆部冲钠腔，所述气门头内设有与杆部冲钠腔同轴连通的头部冲钠腔且该头部冲钠腔为锥形腔体且所述头部冲钠腔内径由上往下逐渐增大，所述杆部冲钠腔内沿径向设有隔板并将该杆部冲钠腔分隔形成环形流道，所述头部冲钠腔的下端面为向下凸出的球面，所述杆部冲钠腔与头部冲钠腔内填充有钠；
进一步，所述气门杆表面设有镀铬层；所述气门头沿其周向设有环槽；所述环槽内覆盖有堆焊层且堆焊层表面为圆锥面；
进一步，所述环槽与堆焊层的接触面为圆弧面；
进一步，所述气门杆包括沿轴向与气门头固定连接的杆身Ⅰ和与杆身Ⅰ同轴连接的杆身Ⅱ，杆身Ⅰ为从下到上半径逐渐减小的回转体，杆身Ⅱ为半径小于杆身Ⅰ最小半径的圆柱体；
进一步，所述气门头底面设有与气门头同轴的圆槽；
进一步，与该具有螺旋叶片的双腔冲钠气门配合的气门导管的长度为S1，该具有螺旋叶片的双腔冲钠气门相对于气门导管运动的行程为S2，所述气门杆表面镀铬层的轴向长度为S1+S2；
进一步，所述杆部冲钠腔上端延伸至气门杆端部并与气门杆外连通且气门杆外端通过螺纹固定连接有气门螺塞，所述杆部冲钠腔通过该气门螺塞密封；
进一步，所述气门螺塞沿周向设有锁夹槽且锁夹槽直径小于气门锁夹内径。
本发明的有益效果是：本发明的具有螺旋叶片的双腔冲钠气门，气门头上的螺旋叶片可通过排出的气流冲刷螺旋叶片带动气门旋转，既可以改善气体的流通性，又增加了气门的刚性，更重要的是降低气门和阀座的积碳，从而保证气门良好的密封性和较长的寿命，杆部冲钠腔内的环形流道有利于引导金属钠的循环流动，能够增强空腔内的金属钠与气门头的热量交换速率，头部冲钠腔的下端面为向下凸出的圆球面，相比现有采用平面作为冲钠腔两端面的气门而言，在冲钠腔直径相同的条件下，本发明这种结构形式的冲钠腔与气门头的热交换面积较大，能够增强空腔内的金属钠与气门头的热量交换速率；另一方面，空腔朝向气门头侧的半球面能够缩小气门头端面中心与空腔的距离，以此改善气门头端面中心区域的散热，使气门整体散热均匀；另一方面，由于设置冲钠腔后，气门杆的结构强度将会降低，而气门杆表面的镀铬层能弥补气门杆的机械强度，同时提高其耐热性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1中A处的局部放大图；
图3为图1中B处的剖视图；
图4为本发明的螺旋叶片的结构示意图。
具体实施方式
图1为本发明的结构示意图，图2为图1中A处的局部放大图，如图所示，本实施例中的具有螺旋叶片的双腔冲钠气门，包括气门头3和气门杆，所述气门头3外侧壁设有绕其轴向延伸的螺旋叶片4，所述气门杆内部沿其轴向设有圆柱形杆部冲钠腔9，所述气门头3内设有与杆部冲钠腔9同轴连通的头部冲钠腔10且该头部冲钠腔10为锥形腔体且所述头部冲钠腔10内径由上往下逐渐增大，所述杆部冲钠腔9内沿径向设有隔板11并将该杆部冲钠腔9分隔形成环形流道，所述头部冲钠腔10的下端面为向下凸出的圆球面，所述杆部冲钠腔9与头部冲钠腔10内填充有钠，头部冲钠腔10的下端面为向下凸出的圆球面，相比现有采用平面作为冲钠腔两端面的气门而言，在冲钠腔直径相同的条件下，本发明这种结构形式的冲钠腔与气门头3的热交换面积较大，能够增强空腔内的金属钠与气门头3的热量交换速率；另一方面，空腔朝向气门头3侧的半球面能够缩小气门头3端面中心与空腔的距离，以此改善气门头3端面中心区域的散热，使气门整体散热均匀；另一方面，由于设置冲钠腔后，气门杆的结构强度将会降低，而气门杆表面的镀铬层能弥补气门杆的机械强度，同时提高其耐热性。
本实施例中，所述气门杆表面设有镀铬层6；所述气门头3沿其周向设有环槽；所述环槽内覆盖有堆焊层2且堆焊层2表面为圆锥面，由于设置冲钠腔后，气门杆的结构强度将会降低，而气门杆表面的镀铬层6能弥补气门杆的机械强度，同时提高其耐热性；另外，气门头3周向设置的堆焊层2，该堆焊层与气门座圈相配合，能有效改善气门头3的磨损。
本实施例中，所述环槽8与堆焊层2的接触面为圆弧面，该圆弧面能增加堆焊层2与气门头3的接触面积，保证堆焊层2与气门头3牢固连接。
本实施例中，所述气门杆包括沿轴向与气门头3固定连接的杆身Ⅰ4和与杆身Ⅰ4同轴连接的杆身Ⅱ5，杆身Ⅰ4为从下到上半径逐渐减小的回转体，杆身Ⅱ5为半径小于杆身Ⅰ4最小半径的圆柱体，本文所述的“下端”指的是朝向气门头3一端，相反端为“上端”，杆身Ⅰ4为气门头3与杆身Ⅱ5之间的过渡段，这种平滑过渡能能够避免气门杆出现应力集中，同时由于杆身Ⅰ4在工作中，其温度从下至上逐渐减小，采用这种结构的杆身Ⅰ4能够使其散热均匀。
本实施例中，所述气门头3底面设有与气门头3同轴的圆槽1，此圆槽1作为发动机燃烧室的一部分，通过调整圆槽1的尺寸大小能够在一定范围调整发动机的压缩比。
本实施例中，与该具有螺旋叶片的双腔冲钠气门配合的气门导管的长度为S1，该具有螺旋叶片的双腔冲钠气门相对于气门导管运动的行程为S2，所述气门杆表面镀铬层的轴向长度为S1+S2，如图1所示，点划线框区域为镀铬层6，镀铬层6用于与气门导管滑动配合，以减小磨损，为提高镀铬层6的利用率，节约成本，本实施例采用的镀铬层6的轴向长度为气门导管的长度与气门行程之和，保证气门杆在往复运动的过程中与气门导管的接触面均覆盖有镀铬层6，从而增强其耐磨性。
本实施例中，所述杆部冲钠腔9上端延伸至气门杆端部并与气门杆外连通且气门杆外端通过螺纹固定连接有气门螺塞，所述杆部冲钠腔9通过该气门螺塞密封，这种结构的杆部冲钠腔更容易加工，另一方面也易于填充金属钠。
本实施例中，所述气门螺塞沿周向设有锁夹槽7且锁夹槽7直径小于气门锁夹内径，保证气门杆与气门锁紧可靠连接。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (7)
1.一种具有螺旋叶片的双腔冲钠气门，包括气门头和气门杆，其特征在于：所述气门头外侧壁设有绕其轴向延伸的螺旋叶片，所述气门杆内部沿其轴向设有圆柱形杆部冲钠腔，所述气门头内设有与杆部冲钠腔同轴连通的头部冲钠腔且该头部冲钠腔为锥形腔体且所述头部冲钠腔内径由上往下逐渐增大，所述杆部冲钠腔内沿径向设有隔板并将该杆部冲钠腔分隔形成环形流道，所述头部冲钠腔的下端面为向下凸出的球面，所述杆部冲钠腔与头部冲钠腔内填充有钠。
2.根据权利要求1所述的具有螺旋叶片的双腔冲钠气门，其特征在于：所述气门杆表面设有镀铬层；所述气门头沿其周向设有环槽；所述环槽内覆盖有堆焊层且堆焊层表面为圆锥面。
3.根据权利要求2所述的具有螺旋叶片的双腔冲钠气门，其特征在于：所述环槽与堆焊层的接触面为圆弧面。
4.根据权利要求3所述的具有螺旋叶片的双腔冲钠气门，其特征在于：所述气门头底面设有与气门头同轴的圆槽。
5.根据权利要求4所述的具有螺旋叶片的双腔冲钠气门，其特征在于：与该具有螺旋叶片的双腔冲钠气门配合的气门导管的长度为S1，该具有螺旋叶片的双腔冲钠气门相对于气门导管运动的行程为S2，所述气门杆表面镀铬层的轴向长度为S1+S2。
6.根据权利要求5所述的具有螺旋叶片的双腔冲钠气门，其特征在于：所述杆部冲钠腔上端延伸至气门杆端部并与气门杆外连通且气门杆外端通过螺纹固定连接有气门螺塞，所述杆部冲钠腔通过该气门螺塞密封。
7.根据权利要求6所述的具有螺旋叶片的双腔冲钠气门，其特征在于：所述气门螺塞沿周向设有锁夹槽且锁夹槽直径小于气门锁夹内径。
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