Valvole al sodio da Federal Mogul

La sezione di una valvola Federal Mogul evidenzia la cavità per il sodio.

Il raffreddamento del motore e dei suoi componenti è sempre stato uno dei maggiori problemi per i tecnici motoristi. Tanto più sentito quanto maggiori sono il rapporto di compressione e la pressione media effettiva, ovvero quanto più alta è la potenza specifica del motore. Ma le odierne forti limitazioni delle emissioni che obbligano a carburazioni sempre più magre e a downsizing sempre più spinto, hanno trasferito tali problematiche anche sui motori non tipicamente da corsa, con temperature attorno alla camera di combustione sempre più elevate e che richiedono l’applicazione di ogni artifizio per essere abbassate. L’utilizzo del sodio per migliorare il raffreddamento delle valvole risale agli anni Venti, per merito di Sam D. Heron. Il principio è quello di creare un vano assiale nello stelo della valvola che col sodio (la cui conducibilità termica è più che doppia rispetto a quella dell’acciaio) possa trasmettere una maggior quantità di calore alla guida valvola, che a sua volta lo trasmette alle pareti della testata, raffreddate dall’aria, dall’acqua o da entrambe. La foratura dello stelo non è un’operazione banale, poichè il rapporto tra la lunghezza e il diametro del foro è molto elevato, con le immaginabili complicazione esecutive. Inoltre, ovviamente, più la parete è sottile e migliore sarà il trasferimento termico e questo implica lavorazioni estremamente precise e delicate. Il vano è poi riempito per il 60% con un composto chimico a base di sodio che cambia stato, passando da solido a liquido, attorno ai 100°C. Nel moto alternato della valvola il movimento inerziale del sodio liquido trasferisce calore dalla zona più calda (quella del fungo che si affaccia nella camera di scoppio) a quella più fredda (la zona di contatto tra stelo e guida). Il vano riempito che poi essere chiuso da un tappo, che è poi l’estremità superiore saldata sullo stelo. Oltre al vantaggio termico, lo stelo cavo consente anche un risparmio di peso che, specie agli elevati regimi tipici dei motori motociclistici, riduce le inerzie del sistema.

L’operazione di saldatura per attrito dell’estremità dello stelo, per chiudere il foro in cui è caricato il sodio.

L’evoluzione operata da Federal Mogul in questo settore è stata quella di implementare un processo produttivo in grado di produrre a costi industriali ragionevoli valvole col diametro dello stelo ridotto. Normalmente, in una valvola a stelo pieno circa il 75% del calore generato dalla combustione viene trasmesso al fungo e da questo alla sede valvola. La soluzione Federal Mogul consente di dimezzare il flusso di calore attraverso il fungo, riducendo la sua temperatura locale da 80°C a 150°C, trasmettendolo al sodio che riempie lo stelo. Normalmente le valvole al sodio sono impiegate sullo scarico, dove le temperature sono più importanti, ma possono trovare impiego anche in aspirazione, contribuendo alla riduzione della massa.

La tecnologia Federal Mogul consente di produrre steli cavi di soli 5 mm di diametro esterno, col tappo di chiusura saldato per attrito in un solo passaggio rendendo quindi disponibili le valvole al sodio ai motori di piccola cilindrata e alte prestazioni, sia automobilistici sia motociclistici. Una tecnologia che può ridurre, anche se indirettamente, i consumi e le emissioni. Non è infatti da trascurare come la minor massa delle valvole al sodio consenta di ridurre gli attriti di scorrimento dando ai progettisti libertà di operare un downsizing più spinto, rivolto a motori sovralimentati di piccola cilindrata.

 

Ogni valvola prodotta è sottoposta a un controllo dimensionale finale.

 

franco daudo

Redazione: Moto Tecnica Moto Storiche & d'Epoca