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Title:
BUTTERFLY VALVE BODY COMPRISING A THROTTLE VALVE PROVIDED WITH A COUNTERBORE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2001/034958
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention concerns a butterfly valve body (1) for an internal combustion engine fuel injection device comprising a housing (2) wherein is arranged a conduit (3). A disc-shaped throttle valve (6) pivots in said conduit which it divides into an upstream part (8) and a downstream part (9). The throttle valve has an upper wing (12) facing upstream and a lower wing (13) facing downstream. A sunk relief (21) is arranged in the downstream surface (16) of a portion (20) of the upper wing (12) of the throttle which is subjected to the maximum gas speed, the sunk relief (21) emerges radially into the peripheral side surface of the throttle (6) being defined by surfaces (25, 26, 27) whereof the intersections with the downstream surface (16) are sharp edges (25a, 26a, 27a).

Inventors:
PONTOPPIDAN MICHAEL (FR)
Application Number:
PCT/FR2000/003079
Publication Date:
May 17, 2001
Filing Date:
November 06, 2000
Export Citation:
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Assignee:
MAGNETI MARELLI FRANCE (FR)
PONTOPPIDAN MICHAEL (FR)
International Classes:
F02D9/10; (IPC1-7): F02D9/10
Foreign References:
DE19714717A11998-04-09
US3298677A1967-01-17
EP0076612A11983-04-13
FR1344121A1963-11-22
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 009, no. 011 (M - 351) 18 January 1985 (1985-01-18)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 2000, no. 01 31 January 2000 (2000-01-31)
Attorney, Agent or Firm:
Berogin, Francis (rue d'Amsterdam Paris Cedex 9, FR)
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Claims:
REVENDICATIONS
1. Corps papillon pour dispositif d'injection de combustible pour moteur à combustion interne, comportant : un boîtier (2) dans lequel est ménagé un conduit d'admission d'air (3), et un papillon (6) en forme de disque sensiblement circulaire ou faiblement elliptique, monté sur un axe médian de rotation (5), transversal au conduit (3), divisant ce conduit en une partie amont (8) et une partie aval (9), et déplaçable entre une position d'ouverture minimum et une position d'ouverture maximum pour laquelle le plan du papillon est orienté sensiblement parallèlement à I'axe (XX) du conduit d'admission (3), la partie du papillon (6) qui tourne vers la partie amont (8) du conduit (3), respectivement vers la partie aval (9), à partir de la position d'ouverture minimum, étant appelée aile haute (12), respectivement aile basse (13), et ayant une forme de demidisque plat possédant une tranche (11) de faible épaisseur par rapport à sa surface, faite haute (12) présentant ainsi une face amont (15) et une face aval (16), le conduit (3) étant destiné à tre traversé par un flux de gaz dont la vitesse est maximale au niveau d'une portion (20) de faite haute (12) du papillon (6), caractérisé en ce qu'un relief en creux (21) est ménagé dans la face aval (16) de la portion (20) de l'aile haute (12) du papillon (6) qui subit le maximum de vitesse du gaz, le relief en creux (21) débouchant radialement dans la face latérale périphérique du papillon (6), et étant délimité par des surfaces (25,26,27) dont les intersections avec la face aval (16) sont des artes vives (25a, 26a, 27a).
2. Corps papillon selon la revendication 1, caractérisé en ce que le relief en creux (21) est délimité par une face supérieure (24) à partir de laquelle s'étendent, jusqu'à la face aval (16), deux faces sensiblement radiales (25,26) sensiblement en visàvis, et une face transversale (27) raccordant les faces sensiblement radiales (25,26) I'une à I'autre, et telles que les intersections des faces sensiblement radiales (25,26) et transversale (27) avec la face aval (16) sont des artes vives (25a, 26a, 27a).
3. Corps papillon selon la revendication 2, caractérisé en ce que les faces supérieure (24), sensiblement radiales (25,26) et transversale (27) sont sensiblement planes.
4. Corps papillon selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que les intersections de la face transversale (27) avec les faces sensiblement radiales (25,26) et la face supérieure (24) sont des artes vives (27c, 27d, 27b).
5. Corps papillon selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que les faces sensiblement radiales (25,26) sont raccordées à la face supérieure (24) selon une forme arrondie.
6. Corps papillon selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que les faces sensiblement radiales (25,26) divergent l'une de l'autre à partir de la face transversale (27) et vers la face latérale périphérique du papillon (6).
7. Corps papillon selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que la face supérieure (24) du relief en creux (21) est sensiblement parallèle aux faces aval (16) et amont (15), dont les intersections avec la face latérale périphérique du papillon (6) sont des artes vives.
8. Corps papillon selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que, au niveau du relief en creux (21), l'épaisseur e restante du papillon (6) est inférieure à 1,5 mm environ, la largeur I du relief en creux (21), considérée en direction sensiblement circonférentielle, est comprise entre 10 % et 25 % du diamètre du papillon (6) environ, et la longueur L du relief en creux (21), considérée en direction sensiblement radiale, est supérieure à 50 % environ de la largeur dudit relief en creux (6).
9. Corps papillon selon la revendication 8, caractérisé en ce que la longueur L du relief en creux (21) est inférieure à environ 90 % de la largeur I dudit relief (21).
Description:
CORPS PAPILLON POSSEDANT UN PAPILLON MUNI D'UN LAMAGE La présente invention est relative à un corps papillon pour dispositif d'injection de combustible pour moteur à combustion interne.

Plus particulièrement, I'invention concerne un corps papillon du type comportant : -un boîtier dans lequel est ménagé un conduit d'admission d'air, et -un papillon en forme de disque sensiblement circulaire ou faiblement elliptique, monté sur un axe médian de rotation, transversal au conduit, divisant ce conduit en une partie amont et une partie aval, et déplaçable entre une position d'ouverture minimum et une position d'ouverture maximum pour laquelle le plan du papillon est orienté sensiblement parallèlement à l'axe du conduit d'admission, la partie du papillon qui tourne vers la partie amont du conduit, respectivement vers la partie aval, à partir de la position d'ouverture minimum, étant appelée aile haute, respectivement aile basse, et ayant une forme de demi-disque plat possédant une tranche de faible épaisseur par rapport à sa surface, I'aile haute présentant ainsi une face amont et une face aval, le conduit étant destiné à tre traversé par un flux de gaz dont la vitesse est maximale au niveau d'une portion de l'aile haute du papillon.

Le gaz dévié par le papillon possède un gradient de vitesses qui passe par un maximum sur une certaine portion de l'aile haute du papillon. Ceci peut provoquer un sifflement pour certains angles d'ouverture du papillon lorsque le flux de gaz est brutalement dévié en aval du papillon, par exemple par une paroi du collecteur d'admission positionné dans l'immédiate proximité de la sortie du boîtier et ce, quelles que soient les formes des papillons connus.

La présente invention a pour but de foumir un corps papillon dans lequel ce genre de sifflement est supprimé quel que soit l'angle d'ouverture du papillon.

A cet effet, selon l'invention, un corps papillon du type en question est essentiellement caractérisé en ce qu'un relief en creux est ménagé dans la face aval de la portion de l'aile haute du papillon qui subit le maximum de vitesse du

gaz, le relief en creux débouchant radialement dans la face latérale periphérique du papillon et étant délimité par des surfaces dont les intersections avec la face aval sont des artes vives.

Ainsi, grâce à ces dispositions, le relief en creux provoque une dissipation d'une partie de l'énergie du flux de gaz qui s'écoule sur le papillon de sorte que l'énergie disponible pour produire un bruit audible est largement diminuée et par conséquent le sifflement est supprimé quel que soit I'angle d'ouverture de ce papillon.

Dans des modes de réalisation préférés de la présente invention, on a recours, en outre, à l'une eVou à l'autre des dispositions : -le relief en creux est délimité par une face supérieure à partir de laquelle s'étendent, jusqu'à la face aval, deux faces sensiblement radiales sensiblement en vis-à-vis, et une face transversale raccordant les faces sensiblement radiales l'une à l'autre, et telles que les intersections des faces sensiblement radiales et transversale avec la face aval sont des artes vives, -les faces supérieure, sensiblement radiales, et transversale sont sensiblement planes, -les intersections de la face transversale avec les faces sensiblement radiales et la face supérieure sont des artes vives, -les faces sensiblement radiales sont raccordées à la face supérieure selon une forme arrondie, -les faces sensiblement radiales divergent l'une de l'autre à partir de la face transversale et vers la face latérale périphérique du papillon, -la face supérieure du relief en creux est sensiblement parallèle aux faces aval et amont, dont les intersections avec la face latérale périphérique du papillon sont des artes vives, -au niveau du relief en creux, l'épaisseur restante du papillon est inférieure à 1,5 mm environ, la largeur du relief en creux, considérée en direction sensiblement circonférentielle, est comprise entre 10 % et 25 % du diamètre du papillon environ, et la longueur du relief en creux, considérée en direction sensiblement radiale, est supérieure à environ 50 % de la largeur dudit relief, et

-la longueur du relief en creux est inférieure à environ 90 % de la largeur dudit relief.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description suivante de l'une de ses formes de réalisation, donnée à titre d'exemple non limitatif, en regard des dessins annexés sur lesquels- -la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un corps papillon possédant un papillon selon la présente invention, -la figure 2 est une vue de dessous du papillon de la figure 1, et -la figure 3 est une vue schématique partielle agrandie, selon la flèche lit de la figure 2, du papillon en élévation latérale et face à l'ouverture du relief en creux dans la face latérale périphérique du papillon.

La figure 1 représente un corps papillon 1 qui comprend un boîtier 2 dans lequel est ménagé un conduit d'admission 3, d'axe longitudinal X-X. Le boîtier 2 est par exemple fabriqué par moulage en un matériau de synthèse tel qu'un matériau thermoplastique et obtenu à sa forme définitive sans usinage ni ébavurage complémentaires. Ce boîtier peut encore tre réalisé en aluminium.

Dans le boîtier 2, un pivot 5, d'axe Y-Y perpendiculaire à I'axe longitudinal X-X du conduit 3 et coupant cet axe X-X, est monté rotatif et constitue un axe médian de rotation pour un papillon 6 en forme de disque plat, de section (perpendiculairement à I'axe du disque) approximativement circulaire ou faiblement elliptique, avec une face supérieure et une face inférieure qui sont sensiblement planes et sensiblement parallèles l'une à l'autre, et dont les intersections avec une face latérale périphérique les raccordant l'une à l'autre sont des artes vives.

L'axe médian de rotation 5 est monté rotatif par exemple à mi-hauteur du conduit 3 et divise ce conduit en deux tronçons 8 et 9. Le conduit 3 étant traversé par un flux de gaz selon le sens de la flèche F par exemple, le tronçon 8 est par convention appelé tronçon amont et le tronçon 9 est appelé tronçon aval.

Le papillon 6 représenté aux figures 1 à 3 est avantageusement réalisé en un matériau de synthèse tel qu'un matériau thermoplastique. II est constitué d'un disque plat de forme en plan sensiblement circulaire ou faiblement

elliptique, d'épaisseur généralement constante de sorte qu'il possède une tranche 11 de hauteur sensiblement constante sur toute la périphérie du disque. En raison de contraintes technologiques et de la pression exercée par le gaz sur le papillon 6, l'épaisseur de celui-ci est par exemple sensiblement égale à 3 mm au moins.

Le papillon 6 pivote autour de son axe médian de rotation 5 selon le sens de la double flèche R représentée sur la figure 1, entre une position d'ouverture minimum et une position d'ouverture maximum. Sur la figure 1, le papillon 6 est représenté en position d'ouverture intermédiaire. Ce papillon peut ainsi tre considéré comme constitué de deux demi-disques 12 et 13, le demi- disque 12 tournant vers la partie amont 8 du conduit 3 étant appelé aile haute et le demi-disque 13 tournant vers la partie aval 9 de ce conduit étant appelé aile basse. L'aile haute 12 possède une face 15 dite amont tournée en direction du flux entrant, et une face opposée 16 dite aval qui est tournée en direction du flux sortant.

La répartition du gradient de vitesses du gaz dans le conduit 3 implique qu'une portion 20 du bord de fuite de l'aile haute 12 subit une vitesse de gaz maximale. Dans cette portion, !'énergie du flux est donc très importante.

Selon la présente invention, au niveau de cette portion 20, un unique relief en creux 21 est ménagé dans la face aval 16 de l'aile haute 12. Ce relief 21 débouche dans la face aval 16 et dans la face latérale périphérique du papillon 6, en s'étendant sur une partie de l'épaisseur de ce papillon.

Le relief en creux 21 se présente sous la forme d'un lamage sensiblement de forme rectangulaire et s'étendant sensiblement radialement.

Son axe de symétrie Z-Z coïncide par exemple avec le diamètre du papillon et est perpendiculaire à I'axe Y-Y. En effet, lorsque aucun obstacle n'est situé en amont du papillon 6 dans le conduit 3, le plan de vitesses maximales du gaz passe par le diamètre du papillon 6 qui est perpendiculaire à I'axe de rotation Y- Y. Toutefois, dans le cas où le conduit 3 possède un obstacle en amont de ce papillon 6, le plan de vitesses maximales passe par un lieu différent de sorte que le relief en creux 21 est alors situé dans une région différente de la face aval 16

de l'aile haute 12 du papillon 6. Une caractéristique essentielle est que ce relief 21 est toujours situé au niveau du plan de vitesse maximale.

Dans le cas présent, la profondeur du relief en creux 21 est telle que l'épaisseur e restante du papillon 6 dans la région 20 est inférieure à 1,5 mm.

Par ailleurs, le relief en creux 21 est délimité par une face supérieure 24, sensiblement plane et sensiblement parallèle à la face aval 16, et à partir de laquelle s'étendent, jusqu'à la face aval 16, deux faces sensiblement radiales 25, 26 sensiblement en vis-à-vis et une face transversale 27 qui sont également sensiblement planes, cette face 27 raccordant les faces radiales 25 et 26 I'une à l'autre et étant sensiblement parallèle à l'axe de rotation Y-Y.

Les intersections des faces dites « radiales » 25,26 et de la face transversale 27 avec la face aval 16 sont toutes des artes vives 25a, 26a et 27a.

De mme, les intersections de la face transversale 27 avec les faces dites radiales 25,26 et avec la face supérieure 24 peuvent tre des artes vives 27c, 27d et 27b.

La largeur I du relief en creux 21, considérée en direction sensiblement circonférentielle, c'est-à-dire sa dimension suivant la face transversale 27, est sensiblement comprise entre 10 % et 25 % de la valeur du diamètre du papillon 6. Quant à la longueur L de ce relief 21, considérée en direction sensiblement radiale, c'est-à-dire sa dimension suivant les faces dites radiales 25,26, elle est comprise entre environ 50 % et 90 % de la largeur 1. Typiquement, la largeur I est environ égale à 6 mm et la longueur L est environ égale à 5 mm tandis que la profondeur de ce relief 21 est sensiblement constante et environ égale à 1 mm.

La portion 20 de l'aile haute 12 est d'épaisseur fortement réduite par rapport à l'épaisseur du reste du papillon 6, et est dans le cas présent de l'ordre des deux tiers à la moitié de l'épaisseur du reste du papillon 6.

Ainsi, la présence du relief en creux 21 tel que défini ci-dessus, provoque une diminution de l'énergie du flux de gaz qui s'écoule sur le papillon 6 de sorte que tout sifflement, qui se produirait typiquement pour un angle d'ouverture a du papillon 6 compris entre 13 et 21°, est supprimé.

En variante, les faces 25 et 26 peuvent tre sensiblement parallèles l'une à l'autre, ou encore divergentes, dans une mesure différente de la divergence résultant de faces strictement radiales, à partir de la face transversale 27 et vers la périphérie du papillon.

Dans encore une autre variante, les faces dites radiales 25 et 26 sont raccordées à la face supérieure 24 du relief 21 selon des bords arrondis. Ceci favorise encore plus la suppression du sifflement.

Parfois, pour des raisons d'encombrement, des obstacles sont situés dans la partie aval 9 du conduit 3. II est alors préférable que le papillon 6 soit situé à une distance égale à au moins son diamètre, et de préférence à 1,5 fois son diamètre, de ces obstacles.