Седло выпускного клапана авиационного двигателя Советский патент 1940 года по МПК F16K51/00 F16K1/34 

Для авиационных двигателей, выполненных в виде блока, при выполнении камеры горения из алюминия, возникает вопрос выбора материала для изготовления клапанных седел и способа укрепления их в головке блока.

У современных мощных авиационных двигателей материалом для седел является обычно алюминиевая бронза, обладающая коэфициентом линейного расп1ирения, близким к коэфициенту для алюминия. Седло в большинстве случаев делается конической формы и запрессовывается в гпездо головки с натяжением от 0,3 до 0,7 мм. Однако в последнее время в связи с повышением режимов работы двигателей (форсирование числа оборотов и наддува) значительно увеличилась температурная нагрузка деталей, что в первую очередь отразилось на клапанном механизме, в особенности на выпускных клапанах, у которых температура очень высока вследствие высокой температуры выхлопных газов, что ведет к быстрому прогоранию клапана. Поэтому в качестве материала для седла клапана начали применять сталь, заставляя таким образом работать стеллит по стали.

При этом ориентировались исключительно на высокосортные стали, имеющие в своем составе хром, никель, ванадий и т. п. Работа с некоторыми марками этих сталей дала положительные результаты. Ориентировка на такие марки стали объясняется боязнью выпадения седла в виду того, что коэфициент линейного расширения простой стали составляет

1,17 -10 , а алюминия 2,38 10 (т. е. в два раза меньше). Играет роль также соображение, что наиболее нагруженной частью клапана является его фаска, подвергающаяся повторным ударам о седло в присутствии окисляющего действия горячих газов, ведущего к образованию окалины, что вызвало требование поверхностной твердости для фаски седла и достаточной антикоррозийной устойчивости.

Клапанные седла из стали выполнялись в маломощных двигателях и вставлялись в алюминиевое дно на резьбе. Для возможности завертывания их делались припуски для ключа, которые после завертки стачивались. Эта конструкция оказалась неудачной, так как цилиндрическая нарезка надавала плотного соединения, вследствие чего продукты сгорания, проникая между алюминием и сталью, покрывали нарезку нагаром (сажей) и тем самым изолировали клапанное седло, ухудшая и без того плохую (вследствие плохого прилегания резьбы) теплопередачу. Результатом является перегрев и коробление клапана. Кроме того, в виду разности коэфициентов линейного расширения стали и алюминия получался зазор в резьбе.

Это обстоятельство было учтено, и в настояш,ее время седла, в том числе и стальные, преимущественно запрессовываются с большим натягом.

Однако высокосортные стали, кроме острой дефицитности и дороговизны, имеют еш;е и производственный недостаток, состоящий в том, что они очень трудны в обработке.

В противоположность этому, согласно изобретению, седла выпускных клапанов авиационных двигателей выполняются из термически необработанной углеродистой стали, например, марки У4, и к тому же оксидированной.

Это может быть осуществлено на том основании, что решающую роль играет не разность коэфициентов линейного расширения материалов в виду постоянного в данном случае сильного нагреьа седла от раскаленного клапана, а плотность прилегания фаски клапана к седлу (металлический контакт), а также достаточная поверхностная твердость простой углеродистой стали У по сравнению с алюминием или бронзой.

При этом целесообразно применять фаску с наклоном в 30° вместо обычных 45°, так как уширение фаски уменьшает удельную нагрузку термически перегруженного клапана, и при одном и том же диаметре и подъеме клапана площадь прохода для газа будет больше в случае наклона фаски седла под углом 30°.

Предмет изобретения.

Седло выпускного клапана авиационного двигателя, отличающееся тем, что оно выполнено из термически необработанной оксидированной углеродистой стали, например, марки У.