ES2277307T3 - Mariposa del tipo de cuerpo rotativo para un motor de combustion interna de encendido por chispa. - Google Patents
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Abstract
Una válvula de mariposa del tipo de cuerpo rotativo para un motor de combustión interna de encendido por chispa incluyendo: - una caja de válvula (11) que tiene un interior; - un paso de entrada situado hacia arriba (12a) y un paso de entrada situado hacia abajo (12b); - un paso de entrada (12a, b) formado dentro de dicho interior y que tiene una porción de rebaje de cuerpo rotativo (12d) formada dentro de dicho paso de entrada (12a, b) y que tiene una línea de eje (14) que interseca un eje central (12c) de dicho paso de entrada (12a, b); - un elemento de válvula (13) que tiene una forma de cuerpo rotativo montado rotativamente en dicha porción de rebaje de cuerpo rotativo (12c) de dicha caja de válvula (11), incluyendo dicho elemento de válvula (13) un paso de comunicación (15) y porciones de pared (16a, 16b) dispuestas fuera de dicho paso de comunicación (15), estando alojadas también dichas porciones de pared (16a, 16b) en dicha porción de rebaje de cuerpo rotativo (12d) cuando la válvula de mariposa está en un estado completamente abierto, donde dicho paso de comunicación (15) se ha dispuesto entre dichos pasos de admisión situados hacia arriba y hacia abajo (12a, b), intercalando dicho paso de entrada situado hacia arriba (12a) y dicho paso de entrada situado hacia abajo (12b) dicha porción de rebaje de cuerpo rotativo (12c); y - un agujero pasante (18) formado en una primera superficie rotativa exterior de una (16a) de dichas porciones de pared (16a, 16b) de dicho elemento de válvula (13), dirigiéndose dicho agujero pasante (18) desde dicho paso de comunicación (15) de dicho elemento de válvula (13) en una dirección que interseca el eje central (15a) de dicho paso de comunicación (15) y penetra en dicha primera superficie rotativa exterior de dicho elemento de válvula (13), caracterizada porque una dimensión de dicho agujero pasante (18) medida con respecto a una dirección circunferencial de dicho elemento de válvula (11) se establece entre 1/3 y 2/3 de un diámetro (D)de dicho paso de entrada (12a, b), mientras que la otra porción respectiva (16b) de dichas porciones de pared (16a, 16b) se forma para cerrar un flujo de gas a través de dicho paso de entrada (12a, b) en un estado completamente cerrado de dicha válvula de mariposa, teniendo además dicha válvula de mariposa un paso de flujo loco separado (17) para pasar aire durante la marcha en vacío de un motor asociado.
Description
Mariposa del tipo de cuerpo rotativo para un
motor de combustión interna de encendido por chispa.
La presente invención se refiere a una válvula
de mariposa del tipo de cuerpo rotativo para un motor de combustión
interna de encendido por chispa según el preámbulo de la
reivindicación 1. Y más en particular a una válvula de mariposa del
tipo de cuerpo rotativo que puede reducir la resistencia al
flujo.
Como válvulas de mariposa del tipo de cuerpo
rotativo para un motor de combustión interna de encendido por
chispa, se han descrito y se han llevado a la práctica varias
válvulas incluyendo la descrita en la Publicación de Modelo de
Utilidad japonés no examinada número H4-47396.
La figura 12 es una vista frontal (una vista de
flecha según se ve en la dirección de la flecha de una línea
XII-XII de la figura 13) que muestra el estado
plenamente cerrado de una válvula de un ejemplo de dicha válvula de
mariposa de tipo de cuerpo rotativo convencional, la figura 13 es
una vista en sección transversal según se ve en la dirección de la
flecha de una línea XIII-XIII de la figura 12, la
figura 14 es una vista similar en sección transversal que muestra
un estado totalmente abierto de la válvula y la figura 15 es una
vista en sección transversal que muestra un estado semiabierto de
la válvula.
En dichos dibujos, el número 01 indica una caja
de válvula y se forman pasos de admisión 02a, 02b en el interior de
la caja de válvula 01. En el interior de la caja de válvula 01 se ha
formado una porción cilíndrica de rebaje 02d que adopta una línea
04 que interseca un eje central 02c de los pasos de admisión 02a,
02b como su eje. Un elemento columnar de válvula 03 está encajado
en la porción cilíndrica de rebaje de tal manera que el elemento de
válvula 03 pueda girar alrededor del eje 04. El elemento de válvula
03 está provisto de un paso de comunicación 05 que hace que el paso
de entrada situado hacia arriba 02a y el paso de entrada situado
hacia abajo 02b que intercalan la porción cilíndrica de rebaje 02d
de la caja de válvula 01 comuniquen entre sí.
Porciones de pared 06a, 06b del elemento de
válvula 03 dispuestas fuera del paso de comunicación 05 se acomodan
en la porción cilíndrica de rebaje 02d de la caja de válvula 01
cuando la válvula de mariposa está en el estado totalmente abierto
representado en la figura 14. En la figura 10, el número 07 indica
un paso de flujo al tiempo de la marcha en vacío.
En la válvula de mariposa del tipo de cuerpo
rotativo, dado que no hay obstáculos en el interior del paso de
flujo, el flujo en el estado totalmente abierto es ideal. Sin
embargo, cuando la válvula se abre con un grado de abertura
intermedio como se representa en la figura 15, mientras la porción
de pared 06a, 06b del elemento de válvula 03 dispuesto fuera del
paso de comunicación 05 sobresale al interior del paso de flujo, la
porción cilíndrica de rebaje 02d de la caja de válvula 01 que
acomoda las porciones de pared 06a, 06b dispuestas en el exterior
del paso de comunicación 05 en el estado totalmente abierto de la
válvula se abre al paso de flujo y por lo tanto se generan
torbellinos a, b, c, d de manera que se incrementa la resistencia al
flujo generando así pérdida de presión.
El documento US 5.749.335 A muestra una válvula
de mariposa del tipo de cuerpo rotativo según el preámbulo de la
reivindicación 1, con un elemento de válvula rotativamente montado
en una porción de rebaje de cuerpo rotativo de una caja de válvula.
Este elemento de válvula conocido incluye un paso de comunicación y
porciones de pared que definen dicho paso de comunicación. Con el
fin de mejorar el comportamiento de marcha en vacío de un motor con
el que coopera esta válvula de mariposa rotativa, ambas porciones de
pared que confinan el paso de comunicación de este elemento de
válvula conocido están provistas de un orificio situado hacia arriba
y un orificio situado hacia abajo y/o una ranura loca de modo que,
cuando esta válvula de mariposa conocida está en una posición
completamente cerrada, un pequeño flujo de gas necesario para
operaciones de marcha en vacío del motor cooperante todavía puede
pasar por la válvula de mariposa.
En contraposición a esto, la presente invención
tiene la finalidad de mejorar la válvula de mariposa del tipo de
cuerpo rotativo conocida.
Para resolver los problemas, la invención
descrita en un primer aspecto de la invención se dirige a una
válvula de mariposa del tipo de cuerpo rotativo para un motor de
combustión interna de encendido por chispa según la reivindicación
1. En una realización de la invención, la válvula incluye una caja
de válvula en cuyo interior se ha formado un paso de entrada con
una porción de rebaje de cuerpo rotativo que adopta una línea que
interseca un eje central del paso de entrada como su eje formado en
el medio del paso de entrada, y un elemento de válvula en una forma
de cuerpo rotativo que está montado rotativamente en la porción de
rebaje de cuerpo rotativo de la caja de válvula, y un paso de
comunicación que forma un paso de entrada situado hacia arriba y un
paso de entrada situado hacia abajo que intercalan la porción de
rebaje de cuerpo rotativo de la caja de válvula comunican uno con
otro, está formado en el elemento de válvula. Un agujero pasante que
se dirige desde el paso de comunicación del elemento de válvula en
una dirección que interseca el eje central del paso de comunicación
y llega solamente a una de las superficies rotativas exteriores del
elemento de válvula está formado en el elemento de válvula.
Dado que la invención descrita en el primer
aspecto tiene dicha constitución, al tiempo de abrir la válvula con
el grado intermedio de abertura, una porción de los torbellinos se
hace pequeña debido al flujo que entra en el paso de comunicación a
través del agujero pasante, y por lo tanto se puede disminuir la
pérdida de presión al tiempo de apertura de la válvula con el grado
intermedio de abertura.
Además, la dimensión del agujero pasante en una
dirección circunferencial del elemento de válvula se pone a
1/3-2/3 de un diámetro del paso de entrada.
Dado que la invención tiene dicha constitución,
los torbellinos en el interior del flujo, es decir, no se
incrementa la resistencia al flujo, y por lo tanto, se asegura una
tasa de flujo dada al tiempo de abrir completamente la válvula así
como al tiempo de abrir la válvula con el grado intermedio de
abertura.
Las realizaciones preferidas de la invención se
explican a continuación en unión con los dibujos.
La figura 1 es una vista frontal (una vista
según se ve en la dirección de la línea I-I de la
figura 2) que muestra el estado plenamente cerrado de una válvula
de mariposa del tipo de cuerpo rotativo de una realización de la
invención.
La figura 2 es una vista en sección transversal
según se ve en la dirección de la flecha de una línea
II-II de la figura 1.
La figura 3 es una vista en sección transversal
que muestra un estado totalmente abierto de la válvula de
mariposa.
La figura 4 es una vista en sección transversal
que muestra un estado semiabierto de la válvula de mariposa.
La figura 5 es una vista en sección transversal
según se ve en la dirección de la flecha de una línea
V-V de la figura 3.
La figura 6 es una vista frontal (una vista como
se ve por una línea VI-VI de la figura 7) que
muestra el estado plenamente cerrado de una válvula de mariposa del
tipo de cuerpo rotativo que no es según la invención.
La figura 7 es una vista en sección transversal
según se ve en la dirección de la flecha de una línea
VII-VII de la figura 6.
La figura 8 es una vista en sección transversal
que muestra un estado totalmente abierto de la válvula de
mariposa.
La figura 9 es una vista en sección transversal
que muestra un estado semiabierto de la válvula de mariposa.
La figura 10 es una vista en sección transversal
según se ve en la dirección de la flecha de una línea
X-X de la figura 8.
La figura 11 es una vista en sección transversal
que muestra el estado del grado de abertura intermedio para otra
válvula de mariposa que no es según la invención.
La figura 12 es una vista frontal (una vista
según se ve en la dirección de la flecha de una línea
XII-XII de la figura 13) que muestra el estado
plenamente cerrado de un ejemplo de una válvula de mariposa del tipo
de cuerpo rotativo convencional.
La figura 13 es una vista en sección transversal
según se ve en la dirección de la flecha de una línea
XIII-XIII de la figura 12.
La figura 14 es una vista en sección transversal
que muestra un estado totalmente abierto de la válvula de
mariposa.
La figura 15 es una vista en sección transversal
que muestra un estado semiabierto de la válvula de mariposa.
En las figuras 1 a 5, el número 11 indica una
caja de válvula, y se forman pasos de admisión 12a, 12b en el
interior de la caja de válvula 11. En el interior de la caja de
válvula 11 se ha formado una porción cilíndrica de rebaje 12d que
adopta como su eje una línea 14 que interseca un eje central 12c de
los pasos de admisión 12a, 12b. Un elemento columnar de válvula 13
está montado en la porción cilíndrica de rebaje de tal manera que
el elemento de válvula 13 pueda girar alrededor del eje 14. El
elemento de válvula 13 está provisto de un paso de comunicación 15
que hace que el paso de entrada situado hacia arriba 12a y el paso
de entrada situado hacia abajo 12b intercalando la porción
cilíndrica de rebaje 12d de la caja de válvula 11 comuniquen entre
sí.
Porciones de pared 16a, 16b del elemento de
válvula 13 dispuestas fuera del paso de comunicación 15 se acomodan
en la porción cilíndrica de rebaje 12d de la caja de válvula 11
cuando la válvula de mariposa está en el estado totalmente abierto
representado en la figura 3. En la figura 1, el número 17 indica un
paso de flujo al tiempo de la marcha en vacío.
Aunque la constitución es igual a la
constitución de la técnica anterior que se ha explicado en unión con
las figuras 12 a 15, en la invención, se forma un agujero pasante
18 en el elemento de válvula 13 de tal manera que el agujero
pasante 18 se dirija desde el paso de comunicación 15 del elemento
de válvula 13 en una dirección que interseca un eje central 15a del
paso de comunicación, pase por una pared 16a de dos paredes de
válvula opuestas 16a, 16b, y llegue a una superficie rotativa
exterior del elemento de válvula 13.
Dado que la invención explicada tiene dicha
constitución, cuando la válvula se abre con el grado de abertura
intermedio como se representa en la figura 4, debido a un flujo que
entra en el paso de comunicación 15 a través del agujero pasante
18, los torbellinos a, c pueden ser pequeños. Por consiguiente, se
puede reducir la pérdida de presión cuando la válvula se abre con
el grado de abertura intermedio.
En el estado totalmente abierto de la válvula,
como se representa en la figura 3, aunque se genera el torbellino e
en el interior del agujero pasante 18, este torbellino es pequeño y
por lo tanto la pérdida de presión es sumamente pequeña. Además,
como se representa en la figura 2, no es necesario indicar que el
flujo es cortado por la otra pared de válvula 16b en el estado
totalmente cerrado de la válvula.
Una dimensión W del agujero pasante 18 en la
dirección circunferencial del elemento de válvula 13 se pone a no
menos de 1/3 de un diámetro D de los pasos de admisión 12a, 12b y no
más de 2/3 del diámetro D de los pasos de admisión 12a, 12b. Cuando
la dimensión W excede de 2/3 del diámetro D, el torbellino e en el
estado totalmente abierto de la válvula representado en la figura 3
resulta grande, y por lo tanto, la resistencia al flujo se
incrementa, mientras que cuando la dimensión W es inferior a 1/3,
los torbellinos a, b, c al tiempo de abrir la válvula con el grado
intermedio de abertura mostrado en la figura 4 son grandes y por lo
tanto se incrementa la pérdida de presión.
En las figuras 6 a 10, el número 21 indica una
caja de válvula y se forman pasos de admisión 22a, 22b en el
interior de la caja de válvula 21. En el interior de la caja de
válvula 21 se ha formado una porción cilíndrica de rebaje 22d que
adopta como su eje una línea 24 que interseca un eje central 22c de
los pasos de admisión 22a 22b. Un elemento columnar de válvula 23
está montado en la porción cilíndrica de rebaje de tal manera que
el elemento de válvula 23 pueda girar alrededor del eje 24. El
elemento de válvula 23 está provisto de un paso de comunicación 25
que hace que el paso de entrada situado hacia arriba 22a y el paso
de entrada situado hacia abajo 22b intercalando la porción
cilíndrica de rebaje 22d de la caja de válvula 21 comuniquen entre
sí.
Porciones de pared 26a, 26b del elemento de
válvula 23 dispuestas fuera del paso de comunicación 25 se acomodan
en la porción cilíndrica de rebaje 22d de la caja de válvula 21
cuando la válvula de mariposa está en el estado totalmente abierto
de la válvula representado en la figura 7. En la figura 5 el número
27 indica un paso de flujo al tiempo de la marcha en vacío.
Aunque la constitución es igual a la
constitución de la técnica anterior que se ha explicado en unión con
las figuras 12 a 15 y la realización de la invención que se ha
explicado con referencia a las figuras 1 a 5. Sin embargo, en este
ejemplo, como se representa en la figura 7, el paso de entrada
situado hacia arriba 22a tiene su área en sección transversal
reducida hacia abajo en forma de embudo y una ranura 29 que es
paralela a un plano planar incluyendo el eje central 22c del paso
de entrada situado hacia arriba y el eje rotativo 24 de la válvula
se forma en una porción de la superficie de pared inclinada. La
profundidad s de esta ranura 29 se diseña de manera que no exceda
de un grosor t de una pared de válvula 26b del elemento de válvula
23.
Dado que este ejemplo tiene dicha constitución,
al tiempo de abrir la válvula con el grado de abertura intermedio,
como se representa en la figura 9, el torbellino b en el flujo que
entra en el paso de comunicación 25 puede ser pequeño de modo que
se puede reducir la resistencia al flujo al tiempo de abrir la
válvula con el grado de abertura intermedio. Aunque se genera un
torbellino f en el extremo situado hacia abajo de la ranura 29 al
tiempo de abrir completamente la válvula como se representa en la
figura 8, este torbellino es pequeño y por lo tanto la pérdida de
presión es sumamente pequeña. Además, dado que la profundidad s de
la ranura 29 no excede del grosor t de la pared de válvula 26b, el
paso de flujo se cierra completamente como se representa en la
figura 7 en el estado totalmente cerrado de la válvula.
Posteriormente, la figura 11 es una vista en
sección transversal que representa la válvula en el estado del
grado intermedio de abertura de otro ejemplo que no es parte de la
invención. De la misma manera que la realización de la invención,
en este ejemplo, se forma un agujero pasante 38 en el elemento de
válvula 33 de modo que el agujero pasante 38 se dirija desde un
paso de comunicación 35 de un elemento de válvula 33 en la dirección
que interseca un eje central 35a del paso de comunicación 35, pasa
a través de una 36a de las dos paredes de válvula opuestas 36a, 36b
y llega a una superficie rotativa exterior del elemento de válvula
33. Además, de la misma manera que el ejemplo anterior, ranuras
39a, 39b que son paralelas a un plano planar incluyendo un eje
central 32c de un paso de entrada situado hacia arriba y un eje
rotativo 34 de la válvula y tienen una profundidad que no excede de
un grosor de las paredes de válvula 36a, 36b del elemento de válvula
33, están formadas en dos porciones de la superficie de pared
inclinada formada en un paso de entrada en forma de embudo 32a.
Debido a tal constitución, en el estado en que
la válvula está abierta con el grado intermedio de abertura, todos
los torbellinos a, b, c pueden ser pequeños. Por lo tanto, se puede
reducir la resistencia al flujo.
En los modos respectivos para llevar a cabo la
invención se ha explicado un caso en el que la porción de rebaje
cilíndrica se forma en la caja de válvula y el elemento de válvula
columnar se monta en la porción de rebaje. Sin embargo, las formas
de esta porción de rebaje y elemento de válvula no se limitan
específicamente al cilindro y la columna, y varias formas del
cuerpo rotativo, tales como una forma esférica, una forma de cañón,
una forma de cono y análogas, pueden ser aplicables a la invención
según los fines y las condiciones.
La invención hace pequeños los torbellinos
generados al tiempo de abrir una válvula con el grado intermedio de
abertura en una válvula de mariposa del tipo de cuerpo rotativo de
un motor de combustión interna de encendido por chispa con el fin
de reducir la resistencia al flujo.
Una válvula de mariposa del tipo de cuerpo
rotativo para un motor de combustión interna de encendido por chispa
en la que la válvula incluye una caja de válvula 11 en cuyo
interior se ha formado un paso de entrada 12a, 12b con una porción
de rebaje de cuerpo rotativo 12d que adopta una línea que interseca
un eje central 12c del paso de entrada como su eje formado en el
medio del paso de entrada 12a, 12b, y un elemento de válvula 13 en
una forma de cuerpo rotativo que está montado rotativamente en la
porción de rebaje de cuerpo rotativo 12d de la caja de válvula 11,
y un paso de comunicación 15 que hace un paso de entrada situado
hacia arriba 12a y un paso de entrada situado hacia abajo 12b que
intercalan la porción de rebaje de cuerpo rotativo 12d de la caja
de válvula 11 comunican uno con otro, se ha formado en el elemento
de válvula 13. Un agujero pasante 18 que se dirige desde el paso de
comunicación 15 del elemento de válvula 13 en una dirección que
interseca un eje central 15a del paso de comunicación 15 y llega a
solamente una de las superficies rotativas exteriores del elemento
de válvula 13 se ha formado en el elemento de válvula 13.
Claims (3)
1. Una válvula de mariposa del tipo de cuerpo
rotativo para un motor de combustión interna de encendido por chispa
incluyendo:
- una caja de válvula (11) que tiene un
interior;
- un paso de entrada situado hacia arriba (12a)
y un paso de entrada situado hacia abajo (12b);
- un paso de entrada (12a, b) formado dentro de
dicho interior y que tiene una porción de rebaje de cuerpo rotativo
(12d) formada dentro de dicho paso de entrada (12a, b) y que tiene
una línea de eje (14) que interseca un eje central (12c) de dicho
paso de entrada (12a, b);
- un elemento de válvula (13) que tiene una
forma de cuerpo rotativo montado rotativamente en dicha porción de
rebaje de cuerpo rotativo (12c) de dicha caja de válvula (11),
incluyendo dicho elemento de válvula (13) un paso de comunicación
(15) y porciones de pared (16a, 16b) dispuestas fuera de dicho paso
de comunicación (15), estando alojadas también dichas porciones de
pared (16a, 16b) en dicha porción de rebaje de cuerpo rotativo
(12d) cuando la válvula de mariposa está en un estado completamente
abierto, donde dicho paso de comunicación (15) se ha dispuesto
entre dichos pasos de admisión situados hacia arriba y hacia abajo
(12a, b), intercalando dicho paso de entrada situado hacia arriba
(12a) y dicho paso de entrada situado hacia abajo (12b) dicha
porción de rebaje de cuerpo rotativo (12c); y
- un agujero pasante (18) formado en una primera
superficie rotativa exterior de una (16a) de dichas porciones de
pared (16a, 16b) de dicho elemento de válvula (13), dirigiéndose
dicho agujero pasante (18) desde dicho paso de comunicación (15) de
dicho elemento de válvula (13) en una dirección que interseca el eje
central (15a) de dicho paso de comunicación (15) y penetra en dicha
primera superficie rotativa exterior de dicho elemento de
válvula
(13),
(13),
caracterizada porque una dimensión de
dicho agujero pasante (18) medida con respecto a una dirección
circunferencial de dicho elemento de válvula (11) se establece
entre 1/3 y 2/3 de un diámetro (D) de dicho paso de entrada (12a,
b), mientras que la otra porción respectiva (16b) de dichas
porciones de pared (16a, 16b) se forma para cerrar un flujo de gas
a través de dicho paso de entrada (12a, b) en un estado
completamente cerrado de dicha válvula de mariposa, teniendo además
dicha válvula de mariposa un paso de flujo loco separado (17) para
pasar aire durante la marcha en vacío de un motor asociado.
2. La válvula según la reivindicación 1, donde
dicho elemento de válvula (13) incluye una primera porción de pared
(16a) y una segunda porción de pared (16b) dispuestas en posiciones
radialmente opuestas, respectivamente, y situadas a lo largo del
exterior de dicho paso de comunicación (12a, b) en un estado
completamente abierto de la válvula.
3. La válvula según la reivindicación 1 ó 2,
donde dicho paso de entrada situado hacia arriba (12a) se forma con
una forma de embudo, teniendo dicha forma de embudo una zona en
sección transversal que se reduce en la zona en sección transversal
cuando dicho paso de entrada situado hacia arriba (12a) se aproxima
a dicho paso de comunicación (15).
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