Valvole

Le valvole di aspirazione e scarico chiudono a tenuta la camera di combustione e azionano il ricambio dei gas nel motore. Le valvole sono componenti altamente sollecitati dal punto di vista termico e meccanico e sono inoltre sottoposte a influssi corrosivi.

La sollecitazione meccanica si genera in seguito alla piegatura del piattello della valvola con la pressione di accensione e all'appoggio durante la chiusura (sollecitazione d'urto). Grazie alla costruzione corrispondente (spessore e modellatura del piattello della valvola) e alla scelta del materiale queste sollecitazioni vengono portate a un livello accettabile. La valvola di scarico viene inoltre riscaldata ulteriormente dai gas di scarico caldi che scorrono durante l'apertura nel ciclo di scarico.

Il raffreddamento delle valvola ha luogo soprattutto grazie alla deviazione del calore attraverso l'anello sede valvola nella testata. La parte più scarsa del calore viene deviata verso la testata attraverso la guida della valvola. Le valvole di aspirazione raggiungono temperature comprese tra ca. 300 °C e 550 °C, mentre quelle di scarico possono toccare i 1.000 °C.

Tipi di valvola

Valvola di aspirazione

  • valvola monometallica
  • valvola monometallica con tempra della sede
  • valvola monometallica con corazzatura della sede
  • valvola bimetallica
  • valvola bimetallica con corazzatura della sede

Valvola di scarico

  • valvola monometallica
  • valvola monometallica con corazzatura della sede,
  • valvola bimetallica,
  • valvola bimetallica con corazzatura della sede

Valvola monometallica

Le valvole monometalliche sono prodotte con un solo materiale. In questo caso si sceglie un materiale adatto per entrambe le richieste, ovvero elevata resistenza al calore e buona scorrevolezza.

Valvola bimetallica

Una valvola bimetallica consente l'accoppiamento tra un materiale a elevata resistenza di calore (testa) e uno per lo stelo che, da un lato, possa essere temprato (estremità stelo) e, dall'altro, disponga di una buona scorrevolezza verso la guida della valvola. I materiali vengono collegati tramite saldatura per frizione.

Valvole cave

Le valvole di scarico cave vengono impiegate soprattutto per ridurre la temperatura nel settore particolarmente a rischio della scanalatura e sono riempite con sodio per adempiere a tale scopo. Un effetto secondario positivo auspicato è rappresentato dalla riduzione del peso. Le valvole di aspirazione cave non riempite vengono utilizzate solo per questo scopo (cioè la riduzione della massa).

Per ottenere una riduzione della temperatura nelle valvole, lo stelo forato cavo viene riempito a circa il 60 % del volume con sodio e chiuso in un processo di saldatura per frizione. Il sodio fonde a 97,5° C, ha una densità pari a 0,97 g/cm³ ed è un ottimo conduttore termico. Con il motore in moto il sodio diventa liquido e viene spostato nello stelo dalle forze di massa.

A questo proposito si parla anche del cosiddetto "effetto shaker". Il sodio trasporta una parte del calore risultante dalla combustione del piattello della valvola al settore dello stelo. Qui il calore viene deviato tramite la guida della valvola. Le temperature nel piattello della valvola possono essere ridotte di un valore compreso tra 80° C e 150° C.

Manipolazione di valvole cave riempite di sodio

La lavorazione e il taglio di valvole cave riempite di sodio richiedono una particolare attenzione. Fare attenzione che la cavità non venga inavvertitamente aperta poiché il sodio reagisce pesantemente con l'acqua o l'emulsione di perforazione e abrasione. Al termine della reazione di sodio e acqua si formano idrogeno e soda caustica.

Controllo e smaltimento

Valvole cave in piccole quantità possono essere rottamate nella maniera abituale. Non ci sono disposizioni particolari da osservare. Se le valvole riempite di sodio vanno esaminate o se bisogna smaltire una grande quantità delle stesse, la cavità va aperta tramite perforazione in due punti o tramite separazione centrale (senza utilizzo di refrigerante). Le valvole così predisposte vengono messe in un secchio pieno di acqua per rendere innocuo il sodio. Al termine della reazione le valvole possono essere rottamate nella maniera abituale. Lo smaltimento della restante soda caustica ha luogo in conformità alle disposizioni locali.

Avvertenze di sicurezza:

A causa della reazione talvolta pesante e della liberazione di idrogeno durante la reazione di sodio e acqua, le valvole devono essere rese innocue solo in ambienti ben ventilati o all'aperto. Evitare il contatto con epidermide e occhi. Il sodio va quindi usato solo da personale istruito appositamente. Quest'ultimo deve indossare abbigliamento protettivo adatto (guanti, occhiali protettivi, ecc.). Attenersi alle consuete disposizioni di sicurezza legate all'uso di materiali aggressivi e corrosivi e di gas esplosivi.

Corazzatura della sede e tempra della sede

In particolare le valvole di scarico sono sottoposte a notevoli sollecitazioni termiche e meccaniche. Spesso quindi queste sedi valvola sono corazzate. Le valvole di aspirazione vengono temprate soprattutto per induzione in caso di motori altamente sollecitati. La penetrazione e l'usura degli anelli sede valvola vengono evitate tramite queste misure.

Estremità stelo della valvola

L'estremità stelo della valvola è molto sollecitata a causa dell'azionamento della valvola (bilanciere, leva di traino, punteria). Per evitare usura in questo punto, le estremità stelo della valvola in acciaio temprabile vengono temprate. Le estremità stelo della valvola in acciaio non temprabile dispongono di una corazzatura in stellite o sono dotate di piastrine temprate.

Dimensioni e denominazioni

1 Lunghezza totale = L
2 Spessore totale del piattello
3 Altezza della sede
4 Altezza bordo del piattello
5 Corazzatura della sede (opzionale)
6 Piattello della valvola
7 Diametro dello stelo = d
8 Stelo della valvola
9 Intaglio
10 Superficie dell'estremità stelo (temprata)
11 Lunghezza dell'abrasione
12 Scanalatura
13 Angolo della sede = α
14 Superficie del piattello
15 Diametro del piattello = D
16 Calotta

Montaggio

Dal corretto montaggio dipendono la durata delle valvole e, quindi, l'efficienza del motore. Durante il montaggio rispettare sempre anche le direttive di montaggio e i valori di regolazione del produttore del motore.

Lavorazione accurata

Le valvole devono essere trattate con cura. Le valvole non vanno trattate con carta vetrata, con un punzone, né con elementi punzonati sulla superficie del piattello.

Montaggio

Per il montaggio della valvola nella testata è necessario utilizzare un attrezzo adatto. Durante il montaggio di valvole nuove utilizzare sempre anche pezzi di serraggio nuovi. Il cono interno dello scodellino di appoggio molla valvola va controllato per valutare se vi sono tracce di usura o danneggiamenti. La forza elastica della valvola va controllata per vedere se rispetta i valori limite indicati dal produttore del motore.

Prima del montaggio

Vedere: Montaggio Guide della valvola