Устройство клапанов: Клапанный механизм двигателя: устройство, работа и регулировка

Клапан двигателя

Клапан – деталь газораспределительного механизма. Клапанный механизм (механизм привода клапанов) является составной частью газораспределительного механизма (ГРМ).

ГРМ бывает нижнеклапаннымм и верхнеклапаннымм. Современные силовые агрегаты повсеместно имеют верхнее расположение клапанов.

Клапан реализует прямую подачу в цилиндры определенной порции топливно-воздушной смеси или только воздуха, а также осуществляет выпуск отработавших газов. Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания для нормальной работы требуется не менее двух клапанов на один цилиндр.

Клапаны бывают двух видов, что зависит от их прямой функции:

• впускной клапан;
• выпускной клапан;

Сегодня на современные моторы устанавливаются клапаны тарельчатого типа, которые имеют стержень. Устройство клапана включает в себя так называемую тарелку клапана. Наиболее распространенная конструкция ДВС получила клапаны, которые находятся в головке блока цилиндров (ГБЦ). То место, где клапан контактирует с ГБЦ, получило название седло клапана. Седло клапана ДВС стальное или чугунное, запрессовано в головку блока цилиндров.

Максимально качественное наполнение цилиндра двигателя топливно-воздушной смесью или воздухом  требует того, чтобы диаметр тарелки впускного клапана был больше, чем у выпускного клапана. Впускные и выпускные клапаны имеют определенные отличия по этой причине. Впускной клапан зачастую получает больший диаметр своей тарелки. Это сделано для того, чтобы улучшить  наполнение цилиндров топливно-воздушной смесью или только воздухом.

Что касается выпускного клапана, в увеличении диаметра его тарелки необходимость также присутствует. Это необходимо для лучшей очистки цилиндров от продуктов сгорания. Отметим, что размер тарелки впускного и выпускного клапанов ограничен размерами самой камеры сгорания, которая изготовлена в ГБЦ. Качественное наполнение цилиндров и очистка реализуются не путем увеличения диаметра тарелки одного клапана, а путем установки большего количества клапанов на один цилиндр.

Клапаны ДВС в процессе работы мотора испытывают серьезные механические и тепловые нагрузки. По этой причине их изготавливают из особых жаростойких и износостойких металлических сплавов. Кромка тарелки клапана может быть усиленной, иногда сама тарелка усиливается при помощи керамического напыления. Что касается стержня, то для впускного клапана предусмотрен цельнометаллический стержень. Выпускной клапан имеет полый стержень, дополнительно получает натриевое наполнение для улучшения охлаждения тарелки клапана.

Повышенное внимание уделяется вопросу охлаждения именно выпускных клапанов, особенно для производительных силовых агрегатов. Выпускные клапана подвержены тепловой нагрузке намного больше впускных. Как уже было сказано, клапаны в таких моторах имеют полый стержень, который внутри наполнен натрием. Такое решение является эффективным способом охлаждения. Указанный натрий при выходе мотора на рабочую температуру плавится внутри полого стержня клапана, а затем в расплавленном виде течет. Так осуществляется перенос избытков тепла от разогретой тарелки клапана к его стержню.

Место прилегания тарелки клапана к блоку называется фаской. Для того чтобы фаска не страдала от скопления нагара, а также было реализовано равномерное распределение тепла, в конструкции клапанного механизма используются решения для вращения (проворачивания) клапана в процессе работы ДВС.

Современное устройство наиболее распространенного двигателя предполагает схему с четырьмя клапанами, что означает наличие двух впускных и двух выпускных клапанов на каждый отдельный цилиндр. В момент открытия (клапан опускается) впускного клапана образуется кольцевой проход. Через этот проход между тарелкой клапана и седлом клапана в цилиндр попадает топливно-воздушная смесь или только воздух. От площади проходного сечения будет зависеть эффективность наполнения цилиндра, что далее влияет на показатели производительности при рабочем ходе поршня.

Могут также встречаться двухклапанные, трехклапанные и пятиклапанные схемы устройства ГРМ. В первом случае используется только один впускной и один выпускной клапан на цилиндр. Для трехклапанных схем характерно наличие двух впускных и одного выпускного клапана. Схема на пять клапанов означает, что стоят три впускных и два выпускных клапана. Количество клапанов на цилиндр зависит от общего размера камеры сгорания конкретного двигателя, реализации привода клапанов, степени форсировки мотора, а также ряда других факторов.

Открытие клапана реализовано при помощи нажатия на  клапанный стержень. За открытие отвечает привод клапана. Указанный привод обеспечивает передачу усилия от распределительного вала (распредвала). В современных двигателях используются две базовые схемы привода клапанов: привод посредством гидравлических толкателей клапана и реализация привода при помощи роликовых рычагов.

Закрытие клапана в процессе работы ДВС осуществляется при помощи специальной пружины определенной жесткости. Жесткость такой пружины должна быть ограниченной, чтобы не создавать больших ударных нагрузок на седла клапанов. Сила воздействия пружины заставляет тарелку клапана герметично перекрывать впускной или выпускной канал. Пружина клапана крепится на стержне посредством тарелки клапанной пружины и сухарей. Во время работы мотора, особенно под нагрузкой, могут возникать резонансные колебания на клапанах. Для устранения этого нюанса могут быть установлены сразу две клапанные пружины с разнонаправленными витками.

Жесткость таких пружин меньше по сравнению с решениями, которые получили только по одной пружиной. Использование двух пружин подразумевает то, что они навиты в разные стороны. Это сделано для предотвращения заклинивания клапана в результате поломки одной пружины. Так инженеры исключили риск попадания витков одной пружины клапана между витками другой. Для уменьшения трения клапанный механизм конструктивно имеет вышеупомянутые ролики (роликовый рычаг), которые находятся на толкателях и рычагах привода клапанов.

Читайте также

Устройство и регулировка рычажно-грузовых предохранительных клапанов

Предохранительные клапаны предназначены для автоматического отведения повышенного давления из трубопроводной системы, котлов, резервуаров, емкостей и другого оборудования. Подразделяют клапаны на два вида:
• рычажно-грузовые;
• пружинные.

Конструкция и устройство рычажно-грузового предохранительного клапана

Основные конструкционные элементы рычажно-грузового предохранительного клапана:
• корпус с двумя фланцами (диаметром от Ду 50 и выше), на котором указывается направление движения рабочей среды под углом, допустимое давление и диаметр проходного отверстия. Основными материалами, используемыми в изготовлении корпусов, являются сталь и чугун. Стальные клапаны предназначены на давление до 2,5 МПа, а чугунные – до 1,6 МПа;
• входной и выходной патрубки;
• седло;
• крышка, прикрепленная к корпусу с помощью болтов.

Внутри корпуса предохранительного клапана располагается клапан, тарелка которого при помощи направляющих входит внутрь подводящего патрубка и плотно соприкасается с седлом. К тарелке клапана (затвору) с помощью шплинта прикрепляют шток. После чего конструкция из затвора и прикрепленного к нему штока вводится в корпус, который закрывается крышкой. Между крышкой клапана и штоком тарелки сальниковое уплотнение отсутствует. Таким образом, устройство не обеспечивает полную герметичность, поэтому его запрещено использовать в системах, транспортирующих огне- и взрывоопасные рабочие среды, а также в передвижных сосудах.

На крышке корпуса находятся стойки с винтами для фиксации удерживающего штока и направляющая в виде дуги, исключающая чрезмерный подъем рычага при открытии клапана. Установку самого рычага производят таким образом, чтобы выемка на рычаге встала на выемку треугольника штока. Затем в вырезы в стойках на крышке вставляют горизонтальный шток, который фиксируют винтами с контргайками, чтобы исключить перемещение штока в ту или иную сторону. При монтаже предохранительного клапана на трубопровод, котел, емкость или резервуар, фланец на подводящем патрубке крепят к трубопроводу. На подающем трубопроводе, подводящем рабочую среду к клапану, не допускается установка запорной арматуры. Отводящий патрубок должен быть отведен на такое расстояние, чтобы исключить попадание рабочей среды (горячей или перегретой воды, пара и т.д.) на находящийся вблизи обслуживающий персонал.

Принцип действия и настройка рычажно-грузового предохранительного клапана

Рычаг – это основной элемент данных клапанов, на который навешивают груз (утяжелитель) и фиксируют с помощью стопорного винта. От положения утяжелителя зависит открытие устройства: чем дальше расположен груз на рычаге и чем больше его вес, тем большее давление понадобиться для срабатывания устройства. Итак, в предохранительных рычажно-грузовых клапанах сила утяжелителя, поступающая от рычага на шток, противодействует давлению рабочей среды, создающей усилие на золотник.

Настройку клапана производят двумя способами:
• количественной регулировкой. Масса утяжелителя обеспечивает прижатие штока к золотнику, необходимое количество грузов определяют исходя из уровня давления, при определенном значении которого происходит срабатывание клапана.
• перемещением утяжелителей по рычагу. Чем дальше от корпуса клапана расположен груз на рычаге, тем большее давление потребуется для срабатывания предохранительного оборудования. С помощью данного способа производят более точную регулировку клапана.

По завершении настройки и фиксации утяжелителя на устройство надевают защитный кожух и пломбируют его с целью предотвращения несанкционированной перенастройки.

Возврат к списку

Виды и принцип работы обратных клапанов

Зачем нужен обратный клапан?

Основное его назначение — перекрыть поток воды или иной среды в одном из направлений. Он защищает оборудование, насосы, сосуды и помещения от обратного потока в случае засоров, протечек и прочих неисправностей трубопровода.

Принцип действия обратных клапанов основан на перекрытии потока запирающим элементом под действием обратного давления. Когда среда оказывает давление на запирающий элемент в нужном направлении, он открывается.

Области применения

1. Обвязка насосного оборудования;
2. Обвязка котельного оборудования;
3. Подводы холодной воды к накопительным водонагревателям;
4. ЖКХ: на подаче горячей, холодной воды, на выводе канализации внутри квартиры и т.д.

Виды обратных клапанов

Подъемный обратный клапан

Подъемные обратные клапаны схожи по своей конструкции с запорным вентилем. Однако, подпружиненный затвор в них открывается автоматически, под действием напора среды. При падении давления запор опускается на седло, препятствуя обратному потоку.

Подъемные обратные клапаны хорошо поддаются ремонту даже без полного демонтажа, обеспечивают хорошую герметичность. Однако, они весьма чувствительны к загрязненности среды: запор может заклинить.

Устройство подъемного обратного клапана

Штоковый обратный клапан

В штоковом клапане потоком управляет шток из латуни или термостойкого пластика. Когда среда оказывает давление в нужном направлении, шток открывается. Если давление отсутствует или является обратным, пружина прижимает шток к уплотнителю.

Устройство штокового клапана

Двустворчатый обратный клапан

Запором в двустворчатых обратных клапанах являются две створки, закрепленные на оси по центру проходного сечения. При прохождении среды в нужном направлении створки складываются, открывая для среды проход. При обратном токе или отсутствии среды створки закрываются.

Такой тип клапанов используется с незагрязненными средами, т.к. велика вероятность застопоривания створок. Однако, благодаря тому, что материал уплотнителя широко варьируется, возможно использовать двустворачатые клапаны для сложных, активных сред (например, нефтепродукты).

Вид двустворчатого обратного клапана

Поворотные (подъемные) обратные клапаны

Запорным элементом является откидная створка, которая открывается при токе среды в нужном направлении. При обратном токе створка опускается и перекрывает проток.

Такие клапаны можно использовать при высокой загрязненности среды, и они широко применяются в системах центрального отопления.

Устройство поворотного клапана

Шаровые обратные клапаны

Запором в шаровых клапанах является шар. При обратном токе шар перекрывает проток. Такая конструкция обладает достаточно высокой надежностью и используется чаще всего с небольшими диаметрами трубопровода в ЖКХ.

Устройство шарового обратного клапана

Дисковые обратные клапаны

В дисковых обратных клапанах запором является плоский диск, связанный с подпружиненным штоком. Давление среды в нужном направлении отжимает диск, при понижении давления диск прижимается к уплотнителю, перекрывая проток.

Малый размер дисковых клапанов позволяет установить их между фланцами и в различных положениях.

Устройство дискового обратного клапана

Ознакомьтесь с нашим ассортиментом обратных клапанов! Мы всегда рады помочь Вам в выборе нужного типа клапана и предоставить товар по выгодным ценам!

Запорный клапан – устройство, классификация и принцип действия

Автор статьи: Дмитрий Смирнов, старший инженер

Назначение и устройство запорного крана

Запорные клапаны применяются в быту и промышленности для полного перекрытия потока рабочей среды (жидкости или газа). При возникновении нештатной ситуации (аварии, повреждении трубопровода) клапан помогает изолировать поврежденный участок для выполнения ремонтных работ.

Устройство запорного клапана

Эти изделия монтируются на технических трубопроводах, магистральных линиях, в бытовых системах водо- и газоснабжения, отопления. Они используются в газовой, нефтехимической промышленности, металлургии, сфере ЖКХ и т. п.

Как работает запорный клапан

Принцип работы изделия заключается в полном перекрытии проходного отверстия трубопровода золотником, плотно прилегающим к седлу корпуса. Золотник монтируется на штоке с помощью шарнирного соединения.

При вращении маховика шток начинает поступательное движение, приводя в движение золотник. У запорного клапана есть два положения: крайнее нижнее («закрыто», при котором проходное сечение полностью перекрыто) и крайнее верхнее («открыто»). В зависимости от конструктивного исполнения устройства ось штока может иметь перпендикулярное или наклонное положение относительно оси трубопровода. «Косые» вентили имеют большую пропускную способность, чем «прямые».

Преимущества запорных клапанов:

• Это ремонтопригодное устройство, в котором можно заменить любой узел при поломке.

• Высокая надежность и герметичность перекрытия проходного отверстия трубопровода.

• Плавное открытие, из-за чего в системе не возникает ударов среды и скачков давления.

• Открытие/закрытие клапана не требует больших усилий.

• Способность выдерживать значительное давление.

• Работа с разными температурами — от −200 до +600 °С в зависимости от материала изделия.

• Простота монтажа.

• Устойчивость к агрессивным воздействиям среды.

• Многие модели могут оснащаться электроприводом, позволяющим задавать алгоритм срабатывания по времени или давлению.

Недостатки изделий:

• Высокая стоимость устройств.

• Повышенное гидравлическое сопротивление, потеря давления и скопление примесей в зонах застоя.

• Сложная форма проточной части.

• Возможная деформация уплотнительных поверхностей может привести к неполноценной герметизации в закрытом положении.

• Рабочая среда может перемещаться только в одном положении.

Запорные клапаны нельзя использовать для регулировки потока, у них только два крайних положения — «открыто» и «закрыто».

Классификация запорных клапанов

Клапаны различаются по конструкции, типу уплотнения и методу фиксации к трубопроводу. Также они могут изготавливаться из чугуна, латуни, углеродистой и нержавеющей стали. Материал изготовления запорной арматуры влияет на сферу применения изделий (вид рабочей среды).

Латунные изделия применяются в отопительных системах, в водо- и газопроводах. Чугунные клапаны устанавливаются на технических трубопроводах. Нержавеющие изделия нашли применение в пищевой и химической промышленности, могут эксплуатироваться с агрессивными средами.

Классификация по конструкции

По типу конструкции запорные клапаны бывают:

• Угловыми, предназначенными для соединения двух труб, расположенных перпендикулярно друг к другу.

• Проходными, подходящими для монтажа на вертикальных и горизонтальных трубопроводах. Отличаются высоким гидравлическим сопротивлением и внушительной массой из-за чего их сложнее монтировать и перемещать. В конструкции изделия имеются зоны, подверженные застою жидкости, что может привести к коррозии.

• Прямоточными — устройствами с шаровидной формой, оснащенными патрубками, встроенными в корпус под небольшим углом.

• Игольчатыми, имеющими конический затвор. Выпускаются для небольших трубопроводных систем с Ду до 25 мм.

Классификация по способу герметизации

По методу герметизации различают следующие типы запорных клапанов:

• С сальниковым уплотнением, в которых герметичность обеспечивается сальниковым блоком с уплотнительным материалом внутри (набивкой).

• С сильфонным уплотнением, имеющим специальную гофрированную трубку, внутри которой расположен шток устройства. Сильфон приваривается к корпусу в верхней части конструкции и к затвору — в нижней, полностью перекрывая выход рабочей среды из системы.

Примечание: при установке патрубков на выходе и входе в систему можно понизить избыточное гидравлическое давление.

Различия по методу фиксации

Запорные клапаны могут подсоединяться к трубопроводу с помощью:

• Муфт (резьбовое соединение). Это распространенный метод фиксации в бытовом применении запорных клапанов, используется для устройств с условным диаметром менее 150 мм. Отличается простотой и удобством монтажа, не требует специального оборудования и навыков от монтажника.

• Фланцев. Такие изделия стягиваются с ответным фланцем на трубе с помощью болтов/шпилек и гаек. Широко применяется на трубопроводах всех типов с давлением до 20 Мпа и диаметром от 10 до 1 000 мм. Фланцы могут быть круглой или квадратной формы, иметь уплотнительные прокладки и закладные пластины для повышения герметичности узла.

Запорный клапан — необходимый элемент трубопроводной системы, способный менять мощность подачи рабочей среды и полностью перекрывать поток переносимого вещества. В каталоге компании «НХИ» представлен широкий ассортимент запорной арматуры высокого качества для разных климатических условий и требований к трубам.

Устройство клапана

Справочная информация

Электромагнитные клапаны подразделяются по исполнению на:

«НЗ» — нормально закрытые клапаны.

«НО» — нормально открытые клапаны.

«БС» — бистабильные (импульсные) клапаны, переключение между положениями реализовывается путем подачи кратковременного импульса.

По принципу действия электромагнитные клапаны подразделяются на клапаны прямого действия, срабатывающие при отсутствии перепада давления и клапаны пилотного (непрямого) действия, для работы которых необходим минимальный перепад давления. Также клапаны можно разделить на поршневые и мембранные.

Устройство электромагнитного (соленоидного) клапана

Клапан прямого действия	Клапан пилотного действия

Электромагнитная катушка (соленоид) имеет медную обмотку, защищенную композитным диэлектрическим составом, которая помещается в металлический или литой пластиковый корпус. Степенью защиты катушек IP65 (пылевлагонепроницаемые).

Напряжение питания:

Переменный ток AC220V; AC110V; AC24V.

Постоянный ток DC24V; AC12V.

Шток клапана выполнен из нержавеющий стали.

Крышка и Корпус в зависимости от серии клапана могут быть выполнены из следующих материалов: латунь; нержавеющая сталь; чугун; нейлон, эколон.

Крепеж выполнен из нержавеющей стали

Пружина 1 выполнена из нержавеющей стали

Плунжер выполнен из нержавеющей стали и уплотнения из полимерного материала

Пружина 2 выполнена из нержавеющей стали

Мембрана изготовлена из высококачественных эластичных полимерных материалов специальной конструкции и химического состава.

Свойства материалов мембран и уплотнений.

Благодаря развитию химической промышленности, полимерные материалы из которых создаются мембраны, и уплотнения для соленоидных клапанов SMART получают уникальный набор свойств и отвечают самым различным запросам, и потребностям.

EPDM – Этилен-пропилен-диен-каучук. Недорогой, химически, термостойкий и износостойкий эластичный полимер. Высокая устойчивость к старению и погодным воздействиям. Устойчив к кислотам, щелочам, окислителям, соленым растворам, воде, пару низкого давления, нейтральным газам. Неустойчив к бензину, бензолу керосину, маслам, и углеводородам. Температура применения −40… +140 °С.

FKM – Фторкаучук. Термостойкий и эластичный синтетический полимер. Высокая стойкость к износу, старению, озону и ультрафиолету. Химически устойчивый для кислотных и щелочных сред, нефтепродуктов, для топлива и углеводородов. Применяется для спиртов, воды, воздуха и пара низкого давления при температуре −30… +150 °С. Разрушается эфирами, органическими кислотами.

NBR – Нитрил-бутадиен-каучук. Распространенный и недорогой эластичный полимер, обладающий относительно высокой стойкостью к истиранию и износостойкостью, нейтральный к воздействию бензина, минерального масла, дизельного топлива, растворов щелочей, неорганических кислот, пропана, бутана, воды, морской воды. Температурный диапазон −30… +100 °С. Разрушается бензолом, окислителями и ультрафиолетом.

PTFE – Политетрафторэтилен. Фторполимер, один из самых химически стойких полимерных материалов. Применяется в химической промышленности для кислот и их смесей высокой концентрации, щелочей, растворителей. Устойчив к  бензолу, окислителям, маслам и топливам. Используется для агрессивных газов, углеводородов, воздуха, воды и пара. Температурный диапазон −50… +200 °С. Разрушается трифторидом хлора и жидкими щелочными металлами.

TEFLON – Политетрафторэтилен. Запатентованное название фторполимера, на основе PTFE с улучшенными эксплуатационными характеристиками. Рабочая температура применения в диапазоне −50… +250 °С.

Принцип действия электромагнитного клапана прямого действия.

Нормально закрытый соленоидный клапан.

У данного клапана рабочее положение нормально-закрытое, без напряжения на электромагнитной катушке он закрыт. Мембрана клапана эластична и имеет перепускное отверстие, по центру мембраны расположено запрессованное кольцо с подъемной пружиной из нержавеющей стали и выравнивающий канал. При отсутствии или присутствии давления в системе мембрана и плунжер прижаты к седлу и выравнивающему каналу, усилием возвратной пружины. Так же мембрану будет прижимать давление среды, равное давлению на входе в клапан, поступающее через перепускное отверстие в мембране, в над мембранное пространство.

При подаче напряжения на соленоидную катушку создается электромагнитное поле, в результате плунжер поднимается и открывает выравнивающий канал. В случае если в системе есть давление произойдет снижение давления в над мембранном пространстве, т.к. выравнивающий канал больше в диаметре, чем перепускное отверстие. Таким образом, из-за разницы давлений мембрана поднимается вверх и клапан открывается. Если в системе нет давления, мембрану потянет в верхнее положение подъемная пружина, которая закреплена на плунжере. Электромагнитный клапан будет находиться в открытом состоянии до снятия напряжения с электромагнитной катушки.

Нормально открытый соленоидный клапан.

У данного клапана рабочее положение является нормально-открытым, без напряжения на электромагнитной катушке он открыт. Плунжер поднят, выравнивающий канал открыт. В случае если в системе есть давление, в над мембранном пространстве давление падает, т.к. выравнивающий канал больше в диаметре, чем перепускное отверстие. Таким образом, из-за разницы давлений мембрана поднимается вверх, и клапан находится в открытом положении. Если в системе нет давления, мембрану поднимает в верхнее положение подъемная пружина, закреплённая на плунжере, который в свою очередь изначально находится в верхнем положении. Электромагнитный клапан будет находиться в открытом состоянии до подачи напряжения на электромагнитную катушку.

При подаче напряжения на электромагнитную катушку клапана якорь сжимает подъемную пружину, возвратная пружина выталкивает шпиндель, который оказывает усилие на плунжер и закрывает выравнивающий канал. Мембрана прижимается к седлу за счет усилия возвратной пружины и перепада давления. Электромагнитный клапан будет находиться в закрытом состоянии до подачи напряжения на электромагнитную катушку.

Принцип действия электромагнитного клапана пилотного действия.

Нормально закрытый соленоидный клапан.

У данного клапана рабочее положение является нормально-закрытым, без напряжения на электромагнитной катушке он закрыт. Мембрана клапана прижата к седлу усилием пружины 0,5 бар и давлением среды в над мембранном пространстве, которое поддерживается через перепускное отверстие в мембране и равно давлению на входе в клапан. Пилотный канал, находящийся на выходе из клапана закрыт подпружиненным плунжером и его диаметр больше диаметра перепускного отверстия в мембране. При подаче напряжения на соленоидную катушку создается электромагнитное поле, в результате плунжер поднимается и открывает пилотный канал. Происходит снижение давления в над мембранном пространстве. Из-за разницы давлений мембрана поднимается вверх и клапан открывается. Электромагнитный клапан будет находиться в открытом состоянии до снятия напряжения с электромагнитной катушки.

Нормально открытый соленоидный клапан.

Рабочее положение данного клапана является нормально-открытым, т.е. клапан открыт без подачи на электромагнитную катушку напряжения и есть минимальный перепад давления 0,5 бар. В случае, если в системе на входе в клапан будет, отсутствовать давление или оно будет менее 0,5 бар, то мембрана клапана останется, прижата к седлу усилием пружины 0,5 бар. При подаче напряжения на соленоидную катушку создается электромагнитное поле, в результате плунжер опускается и закрывает пилотный канал. Диаметр пилотного канала больше чем диаметр перепускного отверстия в мембране. Клапан закрывается при помощи пружины и давления среды на входе в клапан, которое попадает в над мембранное пространство через перепускное отверстие в мембране. Электромагнитный клапан будет находиться в закрытом состоянии до снятия напряжения с электромагнитной катушки.

Принцип действия бистабильного электромагнитного клапана.

Данный клапан имеет два постоянных положения «открыто» или «закрыто», переключение между положениями реализовывается путем подачи кратковременного импульса. Мембрана клапана прижата к седлу усилием пружины 0,5 бар и давлением среды в над мембранном пространстве, которое поддерживается через перепускное отверстие в мембране и равно давлению на входе в клапан. Пилотный канал, находящийся на выходе из клапана закрыт подпружиненным плунжером и его диаметр больше диаметра перепускного отверстия в мембране. При подаче кратковременного импульса на соленоидную катушку плунжер поднимается и открывает пилотный канал. Происходит снижение давления в над мембранном пространстве. Из-за разницы давлений мембрана поднимается вверх и клапан открывается. Электромагнитный клапан будет находиться в открытом состоянии до момента подачи импульса обратной полярности на электромагнитную катушку.

Что такое дыхательный клапан?

28.03.21

Дыхательный механический клапан, совмещенный с огнепреградителем, – устройство, предназначенное для монтажа на резервуарах для нефтепродуктов. Для обеспечения пожарной безопасности необходимо проводить испытания работоспособности изделия, периодичность и регламент которых устанавливает предприятие-производитель. При неудовлетворительных результатах проверки клапан (СМДК) необходимо заменить. Эксплуатационный период этой защитной трубопроводной арматуры – до 15 лет.

Функциональное назначение

Совмещенный предохранительный клапан с огнепреградителем выполняет две очень важные задачи по обеспечению безопасной эксплуатации резервуарного парка АЗС и других предприятий нефтепродуктообеспечения.

• Регулирует давление газового пространства в емкостях, предназначенных для хранения нефтепродукции. Перепады давления возможны при приеме и выдаче нефтепродукта или при сезонных температурных колебаниях.
• Защищает емкость с топливом от проникновения в нее искр и пламени.

Устройство и принцип действия СМДК

При производстве совмещенного дыхательного клапана используют прочные материалы, устойчивые к появлению и развитию очагов коррозии: нержавеющую сталь, латунь, сплавы на основе алюминия и магния. Элементы изделия собраны в корпусе.

В конструкцию клапана входят тарелки вакуума и тарелки давления, образующие в корпусе, соответственно, камеры вакуума и давления. Камеры соединяются с окружающей средой посредством отверстий, закрытых сеткой. При критических значениях вакуума или давления соответствующая тарелка открывается и обеспечивает сообщение внутреннего пространства емкости с атмосферой. Пружины тарелок, тарированные в заводских условиях, обеспечивают нормальное давление во внутреннем пространстве емкости.

Над тарелками имеются отверстия, герметично закрытые крышками. Они предназначены для проведения обслуживающих мероприятий. Поверхности тарелок покрывают пленкой из фторопласта, который деформируется и, тем самым, предотвращает появление ледяной корки.

Кассета огнепреградителя предотвращает попадание в резервуар с нефтепродуктом искр, возникающих при возгорании взрывоопасных газовых смесей с воздухом.

Корпус СМДК закрепляется на крышке емкости с топливом или на линии деаэрации с помощью фланца через уплотнитель к ответному фланцу. Рабочее расположение изделия – присоединительным фланцем вниз.

Характеристики совмещенных дыхательных клапанов

Этот вид защитной трубопроводной арматуры выпускается для трубопроводов с различными внутренними диаметрами – Dу40, Dу50, Dу100. Изделия с Dу40 и Dу50 востребованы обычно на АЗС различных типов, Dу100 – на нефтебазах и других крупных предприятиях нефтепродуктообеспечения.

По устойчивости к воздействию климатических факторов клапаны имеют два исполнения – У (умеренный климат), УХЛ (умеренно-холодный климат, нижний допустимый температурный предел использования: -60 °C).

Показать все

Значительное потенциал. Как усовершенствованные клапаны ALD ведут к успеху в полупроводниковой отрасли.

Один новый клапан — и три причины, которые позволят ему изменить полупроводниковое производство.

Мэтт Ферраро (Matt Ferraro), менеджер по продукции, отдел полупроводников

На рынке полупроводников не так просто освоиться. Производителям полупроводниковых устройств необходимо обеспечивать неизменно высокую прецизионность очень сложных процессов, в которых используются дорогие материалы, коррозийные газы и экстремальные температуры. Ошибки здесь недопустимы, особенно учитывая постоянную оглядку на конкурентов и ужесточающиеся технологические требования.

В схожих условиях работают и производители оборудования для полупроводниковых производств. Они стараются постоянно увеличивать эффективность оборудования и выделять свою продукцию на фоне конкурентов за счет конструктивных особенностей, чтобы заказчики могли быстро и без потери в качестве получить больше преимуществ. Что еще важнее, они должны постоянно оценивать перспективы, чтобы помочь производителям полупроводниковых устройств находить способы оптимизации техпроцессов и применяемых материалов (например, новых газовых прекурсоров) в гонке за создание новых поколений микросхем.

Многие годы производители полупроводниковых устройств считают оптимизацию процессов атомно-слоевого осаждения (ALD) залогом успеха своего бизнеса. Краеугольным камнем в этих процессах являются клапаны сверхвысокой степени чистоты , имеющие сложную конструкцию для подачи точно выверенных объемов газов в ходе напыления, которое используется в производстве микросхем. Это относительно небольшие компоненты, однако они оказывают огромное влияние на результат производства.

Применяемые в процессах атомно-слоевого осаждения клапаны сверхвысокой степени чистоты — достаточно сложные компоненты по сравнению с клапанами, широко распространенными в других отраслях промышленности, однако производителям полупроводниковых устройств теперь необходимы еще более высокие характеристики, особенно в отношении термостабильности и пропускной способности. Характеристики клапанов ALD существенно не менялись долгие годы, но теперь очевидна необходимость в переменах, которые бы обеспечили достижение полупроводниковой отраслью новых высот в инновациях и производительности.

Поиск потенциала совершенствования

Термостабильность

Клапаны сверхвысокой степени чистоты в процессе атомно-слоевого осаждения необходимо сильно нагревать, чтобы газы с низким давлением парообразования не осаждались преждевременно. Приводы существующих мембранных клапанов сверхвысокой степени чистоты зачастую нельзя полностью погружать в газовую камеру и необходимо термически изолировать, чтобы избежать их отказа. Это может вызвать разницу в степени нагрева различных компонентов клапана. В таком случае может произойти охлаждение проходящих газов (см. рис. 1 — цвета обозначают различающиеся значения температуры).

Это особенно нежелательно при использовании прекурсоров, которым для сохранения газообразного состояния перед напылением необходима стабильная, точно выверенная температура, иначе происходит выпадение осадка и точность дозировки может снижаться. Поскольку на полупроводниковом рынке очень важно постоянство характеристик, исключение факторов, ведущих к их отклонению и нестабильности, только приветствуется.

Расход

Еще одной важной проблемой для производителей полупроводникового оборудования является ограниченная пропускная способность существующих клапанов сверхвысокой степени чистоты, подходящих для процессов атомно-слоевого осаждения. На данный момент мембранные клапаны сверхвысокой степени чистоты обеспечивают расход, величина которого в целом приемлема, однако она снижается при нагреве устройства. Увеличение расхода клапанов может позволить производителям быстрее выпускать полупроводниковые пластины или, по меньшей мере, предоставить им большую гибкость в обеспечении стабильности используемых газовых прекурсоров, что в результате может также повысить их выручку.

Возможность экспериментировать

Сегодня в производстве полупроводников есть немало сложностей, но существует и потребность в экспериментах с новыми процессами и средами, которые бы обеспечили конкурентное преимущество в будущем.

Производители видят возможность совершенствования текущих технологий производства микросхем и процессов атомно-слоевого осаждения в применении сверхлегких газовых прекурсоров, однако существующие технологии производства клапанов ALD не обеспечивают достаточно стабильный и высокий расход, чтобы избежать перепада давления в различных частях клапана, из-за которого газы с низким давлением парообразования могут перейти в другое фазовое состояние. На рисунке 2 показано, как величина расхода влияет на перепад давления в трех различных клапанах.

Производители могут снизить расход в своих техпроцессах на достаточную величину, чтобы добиться малого перепада давления, позволяющего применять подобные газовые прекурсоры с низким давлением парообразования, однако обычно такой подход экономически нецелесообразен из-за ухудшения общей эффективности системы. Новые достижения в технологии производства клапанов сверхвысокой степени чистоты станут ключевым фактором, который поможет производителям полупроводников открыть новые горизонты без чрезмерных финансовых расходов.

Три проблемы — одно решение

К счастью, на рынке появилось новое поколение клапанов ALD , конструктивные нововведения которых выглядят достаточно перспективными для отрасли производства микросхем. У нас три основания для оптимизма.

1. Клапаны могут полностью погружаться в газовую камеру.

В этой сфере ключевым фактором является постоянство, и теперь вероятность выпадения осадка и неравномерного осаждения ниже по сравнению с прошлым поколением процессов ALD. Новая конструкция позволяет нагревать весь клапан до температуры 200 °C (392 °F), поскольку для обеспечения целостности и точности дозирования больше не нужно изолировать привод. Теперь производители полупроводниковых устройств могут быть уверены, что газы, проходящие через клапаны ALD нового поколения, будут нагреваться равномерно и нестабильность процесса будет в некоторой степени снижена. На рисунке 3 показано идеальное состояние термостабильности. Сравните с рисунком 1, где температура варьируется.

2. Расход может быть намного выше.

Ведущие производители полупроводниковых устройств теперь могут обеспечить более высокий расход, к которому они стремятся, без необходимости жертвовать чистотой и долговечностью компонентов. У существующих клапанов коэффициент расхода Cv составляет 0,6, а у новых — в два раза больше (Cv=1,2) при тех же габаритах (1,5 дюйма), что позволит предприятиям увеличить производство без переоснащения и других значительных вмешательств в техпроцесс. Однако если у производителя есть возможность применить новые клапаны ALD с несколько большими габаритами (1,75 дюйма), это обеспечит тройное увеличение коэффициента расхода (до Cv=1,7) по сравнению с предыдущим поколением клапанов.

Такое значительное увеличение пропускной способности стало возможным за счет использования в новых клапанах ALD сильфонной конструкции вместо привычной мембранной. Сильфонные клапаны допускают больший расход, а сильфоны в новых клапанах ALD проходят полировку поверхности до значения Ra=5 мкм, чтобы обеспечить сверхвысокую степень чистоты, которую производители ожидают от мембранных клапанов, представленных на рынке в настоящее время. На рисунке 4 в центре клапана показан сильфон. Новая конструкция — это сочетание наилучших возможностей обеих технологий, обеспечивающее клапану сверхвысокой степени чистоты сверхвысокий срок службы.

3. Улучшенные характеристики обеспечивают инновационное применение.

Теперь те из производителей полупроводниковых устройств, которые привыкли смотреть в будущее, будут менее ограничены в инновациях. Новая технология производства клапанов ALD обеспечивает высокие показатели и долговечность, которые позволят производителям полупроводниковых устройств освоить в работе новые области периодической таблицы элементов, экспериментируя с газовыми прекурсорами с низким давлением парообразования для нахождения материалов с более высокими характеристиками, чем те, которые применяются в процессах атомно-слоевого осаждения сегодня. Термостабильность и более высокий расход — не единственные преимущества новых клапанов ALD. Они также предлагаются в вариантах исполнения из материалов с высокой коррозионной стойкостью, таких как сплав 22, а значит, допускают применение более агрессивных химических веществ без необходимости беспокоиться о проблемах с точечной и щелевой коррозией.

Усовершенствованная технология для сложных условий.

Новые клапаны сверхвысокой степени чистоты, такие как недавно выпущенный компанией Swagelok клапан released UHP ALD20, могут произвести переворот на рынке, ведь они позволяют производителям полупроводниковых устройств добиться высококачественного напыления без снижения эффективности техпроцесса. Тем не менее неизменным останется предъявление амбициозных, быстро меняющихся требований к производителям в полупроводниковой отрасли.

Пока производители оборудования и полупроводниковых устройств вносят изменения в свои процессы и конструкцию систем с прицелом на максимально эффективное применение современных компонентов, таких как ALD20, компания Swagelok по-прежнему стремится к инновациям и непрерывному совершенствованию в своей области — и в партнерстве со своими заказчиками разрабатывает новые решения отраслевых проблем. Работа на рынке полупроводников означает постоянное стремление к поэтапному совершенствованию, и компания Swagelok может помочь в этом деле.

Чтобы узнать подробнее о клапанах сверхвысокой степени чистоты для полупроводниковой отрасли и конкретно о новом клапане ALD20 от компании Swagelok, воспользуйтесь приведенными ниже ссылками. Чтобы обсудить, как новейшие технологии производства клапанов ALD могут принести пользу вашему предприятию, обратитесь в региональный центр продаж и сервисного обслуживания.

Изучить новый клапан UHP ALD20 для систем с высоким расходом

Расположение клапанов (автомобиль)

2.7.

Расположение клапанов

Двигатель можно классифицировать по расположению и типу применяемой системы клапанов
(рис. 2.31). С впускным и выпускным клапанами, расположенными на одной стороне цилиндра, вид в поперечном сечении
будет иметь L-образную форму. Поэтому этот тип клапанного устройства называется двигателем с L-образной головкой или двигателем
с плоской головкой. Клапаны в этом случае приводятся в действие одним распредвалом.Это относительно простое и надежное устройство
, но оно имеет два недостатка. Он не может достичь высокой степени сжатия
и вызывает большее загрязнение, поскольку его выхлопные газы содержат большое количество HC
и CO. Причина в том, что поверхности камеры сгорания большие и относительно холодные. Этот
предотвращает возгорание слоев топливовоздушной смеси вблизи этих поверхностей. Если используется один клапан на каждой стороне
цилиндра, как модификация вышеуказанного устройства, он называется двигателем
с Т-образной головкой, и в устройстве используются два распределительных вала для работы клапанов.
Большинство современных автомобильных двигателей имеют оба клапана в головке блока цилиндров. Это снижает стоимость блока цилиндров
и позволяет лучше дышать двигателем, обеспечивая большое впускное отверстие на
с одной стороны головки и большое выпускное отверстие на другой стороне. Головка представляет собой большую сложную отливку
, которая обеспечивает отверстия для портов клапана, охлаждающей жидкости, исполнительных устройств клапана и смазки. Дополнительная стоимость
и сложность головки блока цилиндров этого типа компенсируется сниженной стоимостью блока, а
— дополнительной производительностью, обеспечиваемой улучшенным дыханием двигателя.Этот тип двигателя называется двигателем
с I-образной головкой или верхнеклапанным (OHV) двигателем. Также были произведены двигатели с комбинированными характеристиками L-образной головки и
I-образной головки.

Рис. 2.31. Клапанные устройства.
Когда один клапан находится в головке, а другой — в блоке, это называется двигателем
с F-головкой. В этом устройстве используется один распределительный вал. Это имеет множество преимуществ и недостатков
двигателей как с L-образной, так и с I-образной головкой. Двигатель с F-образной головкой был выпущен ограниченным тиражом —
.
Модификация двигателя с двутавровой головкой включает третий малый клапан, расположенный со свечой
зажигания в камере предварительного сгорания, соединенной каналом с камерой сгорания. Во время такта впуска
богатая топливная смесь впускается через малый клапан, а бедная смесь — через нормальный впускной клапан
. Во время сжатия, когда все клапаны закрыты, часть смеси выталкивается обратно в камеру предварительного сгорания. Воспламенение происходит легко в обогащенном заряде, расположенном
в камере предварительного сгорания.Горячие горящие газы устремляются из камеры
предварительного сгорания в обедненную смесь в основной камере сгорания, воспламеняя ее. Таким образом, очень бедная смесь
может сжигаться в двигателе для минимизации выбросов. Двигатели этого типа называются двутавровыми двигателями со слоистым зарядом
.
В двигателе с I-образной головкой, с клапанами в головке, распределительный вал
обычно расположен в блоке. Альтернативное расположение
в некоторых двигателях заключается в том, что распределительный вал
расположен над клапанами на головке.
Это называется двигателем с верхним расположением распредвала. Когда распределительный вал
расположен в блоке, верхние клапаны
приводятся в действие посредством подъемника, толкателя и узла коромысла
. При распредвале lo-

Рис. 2.32. Расположение распредвала.
, расположенные на головке, клапаны приводятся в действие кулачковым толкателем определенного типа. Устройство
показано на рис. 2.32.
Двигатель V-образного типа с I-образной головкой показан на рис. 2.23. На рис. 2.34 показан двигатель с F-образной головкой,
, где впускные клапаны находятся в головке, а выпускные клапаны находятся в блоке.Шестицилиндровый двигатель
с плоской головкой показан на рис. 2.35. Рядный шестицилиндровый двигатель OHV показан на рис. 2.36.
Расположение распределительного вала верхнего расположения показано на рис. 2.37.

Рис. 2.33. Двигатель V-образный с I-образной головкой.

Рис. 2.34. Двигатель с F-образной головкой.

Рис. 2.36. Рядный шестицилиндровый двигатель OHV.
Основные преимущества двигателей с боковым расположением клапанов:
(a) Общая высота двигателя может быть небольшой.
(b) Менее сложное литье головы.
(c) Двигатель с боковым клапаном обычно сохраняет свою «настройку» дольше, чем блок с верхним клапаном, а
показывает больший допуск по топливу.

(d) Для приведения в действие клапанов не требуются толкатели, коромысла и т. Д., Поэтому обнаруживается меньше движущихся частей
.
(e) Специальный шток клапана, маслосъемные устройства не требуются.

Рис. 2.37. Двигатель с верхним распредвалом.
С другой стороны, двигатель с верхним расположением клапанов имеет следующие основные преимущества:
(a) Большая доступность.
(6) Лучшее заполнение баллонов, так как подача газа внутрь обеспечивается действием силы тяжести, и отверстия
могут быть сделаны лучше формы.
(c) Отливка блока цилиндров менее сложна.
(d) Может быть получена более высокая степень сжатия.
(e) Конструкцию камеры сгорания можно легко изменить, чем у двигателя с боковым клапаном.
2.7.1.

ГРМ

Клапаны открываются или закрываются очень медленно, чтобы обеспечить бесшумную работу в условиях высокой скорости
.Время открытия и закрытия обоих клапанов контролируется конструкцией кулачков на распределительном валу двигателя. На практике события четырехтактного цикла не начинаются, а
заканчиваются точно в конце тактов. Для лучшего дыхания и выпуска у впускного и выпускного клапанов
есть периоды опережения, задержки и перекрытия. Эти события
раннего и позднего открытия и закрытия могут быть представлены на диаграмме фаз газораспределения. Точки открытия и закрытия клапанов
по отношению к положениям поршня и коленчатого вала называются фазами газораспределения.
Свинец — это открытие клапана до того, как поршень достиг ВМТ или НМТ.
Запаздывание — это закрытие клапана после достижения поршнем НМТ и закрытие или открытие
(в некоторых случаях) после достижения поршнем ВМТ. f
Перекрытие — это период, в течение которого открыты оба клапана.
Величина опережения или запаздывания при открытии или закрытии клапана и степень перекрытия зависят от конструкции двигателя (в частности, расположения каналов, впускной и выпускной систем).
и от требуемых рабочих характеристик двигателя.Точка открытия впускного клапана
и точка закрытия выпускного клапана зависят от следующих условий:
(a) Скорость потока выхлопных газов вдоль выпускного коллектора, которая, в свою очередь,
зависит от частоты вращения двигателя, открытия дроссельной заслонки. , длина и диаметр выхлопной трубы
, а также ограничение потока в глушителе.
(b) Давление во впускных коллекторах, которое зависит от оборотов двигателя и открытия дроссельной заслонки
.
(c) Расположение окон по отношению к камере сгорания и по отношению друг к другу.

Время впускного клапана.

В большинстве двигателей впускной клапан немного открывается до того, как поршень начинает движение вниз на такте всасывания
, и закрывается после того, как поршень начал движение вверх
после завершения такта всасывания.
Это необходимо для того, чтобы клапан был открыт.
достаточно для полной индукции заряда. Впускной клапан
остается открытым до тех пор, пока поршень не достигнет точки в
следующего хода вверх (такта сжатия), так что
, чтобы давление в цилиндре было равным внешнему.
Этот период варьируется в различных конструкциях автомобильных двигателей
от 28 до 71 градуса поворота коленчатого вала
. На рисунке 2.38 показаны данные синхронизации клапана
для впускного клапана типичного автомобильного двигателя
, где клапан начинает открываться на 5 градусов до ВМТ
, то есть во время 5 градусов хода выпуска,
остается открытым в течение 180 градусов обычного
такта всасывания и, кроме того, во время 45 градусов
начала такта сжатия.Это дает впускному клапану
полное открытие на 230 градусов поворота коленчатого вала на
.

Время выпускного клапана.

Выпускной клапан открывается до завершения такта расширения. Благодаря этому газы
имеют выпускное отверстие для расширения, которое удаляет большую часть сгоревших газов
, уменьшая количество
работы, которое должно выполняться поршнем при его обратном ходе.
Это компенсирует потерю части силы
расширения из-за открытия выпускного клапана.
Однако клапан не следует открывать слишком рано.
Во время следующего хода вверх, т.е. такта выпуска,
оставшиеся газы вытесняются из выпускного клапана
. Газы находятся под небольшим сжатием, и
некоторое количество сжатых выхлопных газов остается в
зазоре, когда поршень находится в ВМТ. Следовательно,
, для наилучшей работы двигателя выпускной клапан
остается открытым в течение короткого времени после завершения хода всасывания.Вероятность втягивания выхлопного газа
обратно в цилиндр из-за открытия выпускного клапана
мала, поскольку сжатые выхлопные газы
находятся под более высоким давлением, чем в

(рис. 2.38). Схема газораспределения впускных клапанов.

Рис. 2.39. Схема газораспределения выпускных клапанов. Коллектор
и перемещение поршня очень мало, для поворота коленчатого вала
на 10-15 градусов.
На рисунке 2.39 показаны данные по фазе газораспределения выпускных клапанов, где клапан открывается на 45 градусов до
BDC и закрывается на 12 градусов после ВМТ.Учитывая нормальное открытие на 180 градусов в
такте выпуска, полное открытие выпускного клапана становится 237 градусов.
Клапан перекрытия.
Таким образом, на рис. 2.38 и 2.39 видно, что предварительный допуск впускного клапана
на 5 градусов вызывает его перекрытие на 5 градусов с выпускным клапаном. Закрытие выпускного клапана на 12 градусов
после ВМТ приводит к перекрытию 12 градусов. Следовательно, общее перекрытие составляет 17 градусов.

Клапанные устройства и головки блока цилиндров двигателей внутреннего сгорания

Изобретение относится к клапанным устройствам и головкам цилиндров для двигателей внутреннего сгорания верхнеклапанного типа, в которых открытие клапанов типа pop-pet, связанных с головками цилиндров двигателей, вызвано, главным образом, вращением одного или нескольких распределительных валов, возврат клапанов в их соответствующие гнезда осуществляется, например, пружинами.

В данной области техники известен факт, что скорость и точность срабатывания клапана являются важными факторами для получения наилучших характеристик двигателей, в которых движение текучих сред регулируется возвратно-поступательными тарельчатыми клапанами. Скорость зависит от математических профилей, используемых для кулачков, а точность зависит от жесткости элементов, расположенных между каждым кулачком и клапаном или клапанами, которые он приводит в действие.

Другой известный факт состоит в том, что гораздо труднее добиться удовлетворительного переноса жидкостей через впускную систему, чем через выпускную.Это связано с тем, что передача зависит от разницы давлений между внутренней частью цилиндров и окружающим воздухом. Этот перепад давления во время периода выпуска во много раз выше, чем период впуска, даже если впускная система связана с насосами и т. Д. Таким образом, конструктивные компромиссы должны благоприятствовать параметрам впускной системы или боковой части компоновки головки блока цилиндров, которая в основном включают размеры клапана, форму трубопроводов или трактов, ведущих от седел клапана в атмосферу, а также точное и быстрое срабатывание указанных клапанов.

Впускной и выпускной клапаны, насколько это касается их относительных размеров головки, фактически конкурируют за ограниченное пространство, доступное внутри камеры сгорания, определяемой головкой блока цилиндров. Эта камера сгорания, ради термодинамической эффективности, должна как можно меньше отклоняться в направлении оси цилиндра двигателя от фактической окружности отверстия цилиндра. Как следствие, увеличение диаметра головки впускного клапана или каждой головки впускного клапана может быть достигнуто только за счет уменьшения диаметра головки выпускного клапана или каждой головки выпускного клапана.

Также известно, что оптимальный поток вокруг головки клапана и через прилегающую зону ее порта, определяемую седлом клапана, достигается, когда направление потока составляет небольшой угол с осью штока клапана.

В двигателе с верхним расположением клапанов наиболее известной компоновкой является расположение распределительного вала верхнего расположения, в котором для обеспечения точности срабатывания клапана между каждым кулачком и соответствующим клапаном или клапанами вставлен только один основной элемент (кроме гидравлических регуляторов или другие средства регулировки или устранения клапанного зазора).Этот элемент представляет собой жесткий элемент, такой как перевернутая чашка или ковшеобразный элемент, обычно называемый кулачковым толкателем, подъемником или толкателем, который предпочтительно свободно или вынужден медленно вращаться в своем направляющем элементе вокруг своей оси возвратно-поступательного движения, которая является обычно перпендикулярно оси вращения кулачкового вала. Медленное вращение кулачкового толкателя сводит к минимуму износ поверхности кулачка и взаимодействующей с ним поверхности кулачкового толкателя и, таким образом, позволяет использовать математические профили кулачка, имеющие самые высокие значения ускорения и скорости, совместимые с приемлемым сроком службы.

Приведенные выше соображения стабилизировали конструкцию двигателя с высокими рабочими характеристиками вокруг компоновки «сдвоенного верхнего распредвала» с впускными и выпускными клапанами, расположенными на противоположных сторонах средней плоскости отверстия или отверстий цилиндра двигателя и под углом друг к другу. Ось вращения каждого из двух распределительных валов лежит по существу в плоскости, образованной осями соответствующих клапанов, опорная поверхность каждого кулачка находится в контакте с верхней поверхностью перевернутого чашеобразного толкателя кулачка, который, в свою очередь, в контакте с верхним концом штока соответствующего клапана.

Последняя компоновка возникла в двигателях гоночных автомобилей и в настоящее время все чаще используется для обычных двигателей. Могут использоваться клапаны большего диаметра для данного диаметра отверстия цилиндра, поскольку впускной и выпускной клапаны расположены своей осью под углом друг к другу. Это увеличение диаметра помогает получить от двигателя больше мощности.

Однако компоновка с «одним верхним распредвалом» имеет большое преимущество в виде меньшего веса и стоимости, и с годами разрабатывались конструкции с целью получения от этой более простой компоновки большинства преимуществ компоновки с двумя распредвалами.

Лучшая из этих компоновок с одним верхним распределительным валом — это та, в которой компромисс в конструкции благоприятствует приведению в действие впускных клапанов, при этом привод впускных клапанов осуществляется таким же образом, как и в компоновке с двумя верхними распределительными валами, в то время как выпускные клапаны являются приводится в действие выпускными кулачками того же распределительного вала через вспомогательные элементы. Эти вспомогательные элементы, в большинстве представленных конструкций, включают коромысло или рычаг первого порядка, на одно из плеч или концов которого прямо или косвенно воздействует соответствующий выпускной кулачок, а другой действует прямо или косвенно. на соответствующем штоке выпускного клапана.

В предшествующих компоновках с двумя и одиночными верхними распределительными валами впускная и выпускная стороны или системы компоновок имеют тенденцию к значительной степени симметрии в том смысле, что клапаны и приводной механизм клапана имеют тенденцию к симметричному расположению. В частности, оси клапана образуют две стороны перевернутого треугольника приблизительно равнобедренной формы, перевернутое основание которого образовано воображаемой линией, охватывающей верхние концы стержней клапана и пересекающей места, в которых приводные силы прилагаются к штоки клапанов или связанные с ними толкатели кулачков или эквивалентные элементы.Треугольник обычно симметричен относительно оси отверстия цилиндра. Кроме того, угол между основанием и каждой стороной треугольника, и, в частности, угол между основанием и осью выпускного клапана (далее обозначаемый как α), относительно мал, то есть значительно меньше 90 °, например приблизительно 60 °. °.

Эта тенденция к симметрии накладывает ограничения на впускную и выпускную стороны или системы компоновки, в результате чего впускная сторона лишь в относительно небольшой степени предпочтительна по сравнению с выпускной стороной.

Целью настоящего изобретения является создание такой конструкции головки цилиндра и клапана, которая значительно снижает эти ограничения и позволяет переносу текучих сред через впускную сторону в большей степени по сравнению с выпускной стороной.

В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения предоставляется головка блока цилиндров для двигателя внутреннего сгорания, снабженная расположением верхних клапанов, включая впускные и выпускные клапаны тарельчатого типа, которые выполнены с возможностью возвратно-поступательного движения по меньшей мере одним распределительным валом, оси штоки клапанов взаимно расходятся от их головок клапанов в направлениях, как правило, поперек головки цилиндров, и определяют стороны перевернутого треугольника, перевернутое основание которого образовано воображаемой линией, охватывающей верхние концы впускного и выпускного клапана штоков и, как правило, места пересечения, в которых в процессе работы силы, приводящие в действие клапана, прикладываются к штокам клапана или связанным с ними исполнительным элементам, при этом включенный угол (α) между осью штока или каждого штока выпускного клапана и указанной воображаемой базовой линией перевернутый треугольник составляет приблизительно 90 ° или больше, причем отношение длины «входной» стороны треугольника к длине «выхлопная» сторона треугольника примерно равна 1.40: 1 или выше, и при этом диаметр головки впускного клапана (D) увеличивается относительно диаметра головки выпускного клапана (d) до такой степени, что отношение диаметров головки впускного / выпускного клапана (D: d) составляет приблизительно 1,30. : 1 или выше.

Эта асимметричная компоновка воплощает гораздо более высокое соотношение диаметров головки клапана (от 1,30 до 1,35: 1 или более), чем это принято на практике с предыдущими симметричными компоновками верхних клапанов. Если другие параметры в норме, это высокое соотношение D: d позволит увеличить скорость вращения двигателя не менее чем на 10% до того, как средняя скорость потока через отверстие в седле выпускного клапана станет достаточно высокой, чтобы существенно уменьшить объемное давление. КПД двигателя и, таким образом, начало снижения кривой мощности двигателя.

Кроме того, значительное увеличение включенного угла (α) дает возможность значительного увеличения длины штока впускного клапана, что позволяет создать угол между осью впускного клапана и осью критическая область впускного тракта вблизи штока впускного клапана и седла клапана должна быть уменьшена. Когда этот угол остается небольшим, входной поток дополнительно увеличивается, поскольку достигается практически равномерное распределение скоростей газа по всему периметру головки клапана.Это сводит к минимуму потерю заряда через головку клапана при заданной скорости потока.

Асимметричная геометрия может быть выгодно применена к расположению одного или двух распределительных валов верхнего расположения или к другим типам приводных механизмов клапана, например, механизмам, в которых впускные и / или выпускные клапаны приводятся в действие посредством толкателей одним или несколькими распределительными валами, установленными ниже. головку в сторону отверстий цилиндров.

Однако особенно выгодная схема расположения распредвала с одним верхним распределительным валом может быть получена за счет включения асимметричной геометрии, особенно с учетом большого прилегающего угла (α).

В соответствии с этим аспектом изобретения предоставлена ​​головка блока цилиндров для двигателя внутреннего сгорания, снабженная приводным механизмом клапана, в котором один распределительный вал верхнего расположения используется для возвратно-поступательного движения впускных и выпускных клапанов тарельчатого типа, осей штоки которых взаимно расходятся от их клапанных головок в направлениях, обычно поперечных головке цилиндров, в которых распределительный вал может совершать возвратно-поступательное движение впускного клапана через вращающийся кулачковый первый толкатель кулачка, совершающий возвратно-поступательное движение вдоль оси, проходящей, как правило, в направлении ось впускного клапана и может совершать возвратно-поступательное движение выпускного клапана через вращающийся кулачковый второй толкатель, совершающий возвратно-поступательное движение вдоль оси, проходящей в направлении, наклонном относительно оси выпускного клапана, при этом возвратно-поступательное движение второго кулачкового элемента передается на выпускной клапан через коромысло, которое направляет осевое движение второго кулачкового толкателя в движение, как правило, в направлении Ось выпускного клапана, в которой оси возвратно-поступательного движения впускного клапана, выпускного клапана и второго кулачкового толкателя, по которым рабочие силы передаются между распределительным валом и клапанами, образуют перевернутый треугольник, в котором расположены коромысло и распределительный вал обычно в области двух углов треугольника, в которой диаметр (D) головки впускного клапана увеличивается относительно диаметра (d) головки выпускного клапана до такой степени, что отношение диаметров головки впускного / выпускного клапана (D: d) приблизительно равно 1.30: 1 или выше, в котором длина «входной» стороны треугольника увеличена относительно длины «выпускной» стороны треугольника до такой степени, что соотношение указанных соответствующих длин составляет приблизительно 1,40: 1 или выше, и в котором соотношение между указанным отношением длины и включенным углом между осями впускного и выпускного клапана таково, что включенный угол (α) между осями второго кулачкового толкателя и выпускного клапана составляет приблизительно 90 ° или выше.

Этот аспект изобретения, который особенно подходит для двигателей, включающих четыре клапана на цилиндр, позволяет двигателям производить по меньшей мере такую ​​же мощность, что и эквивалентные двигатели, оснащенные предшествующими схемами сдвоенного верхнего распредвала.

Поскольку второй, или толкатель выпускного кулачка, представляет собой жесткий элемент, который установлен с возможностью линейного возвратно-поступательного движения, непосредственно между выпускным кулачком и коромыслом, гибкость этой части исполнительного механизма выпускного клапана между кулачком и коромыслом значительно снижается.

Поскольку прилегающий угол (α) между осями толкателя выпускного кулачка и штоком выпускного клапана может быть увеличен за пределы 90 °, т. Е. Больше в сторону идеального состояния прямой линии 180 °, которое существует на стороне впуска, можно значительно увеличить уменьшить составляющие этих сил, которые в противном случае могли бы вызвать упругую деформацию коромысла и его шарнирного крепления, а также трение в последнем шарнире.

Дополнительным следствием этого увеличения включенного угла (α) является то, что внутренний угол между двумя плечами коромысла может быть значительно уменьшен, например, примерно до 90 ° или меньше. Это позволяет объединить два коромысла в единый блок, что дополнительно увеличивает жесткость коромысла.

Толкатель выпускного кулачка предпочтительно имеет на своем удаленном от выпускного кулачка конце частично сферическую опорную поверхность, которая с возможностью скольжения взаимодействует с опорной поверхностью, содержащей частично цилиндрическую канавку в соответствующем плече коромысла.Расположение частично сферической концевой части кулачкового толкателя в этой частично цилиндрической канавке не только позволяет кулачковому толкателю вращаться, но и по своей сути центрирует канавку коромысла на концевой части кулачкового толкателя, таким образом размещая коромысло в осевом направлении на корпусе кулачка. штифт или вал, на котором он установлен с возможностью качания с практически нулевым осевым люфтом, без необходимости во взаимном расположении осевых фиксирующих пружин или трубок, которые обычно используются. Это также способно лучше, чем плоская поверхность, воспринимать дополнительные нагрузки, возникающие из-за использования профилей кулачков, обеспечивающих высокие скорости и ускорения, и использования увеличенных передаточных чисел коромысел, как обсуждается ниже.

В качестве общей схемы система привода клапана, воплощающая этот аспект изобретения, позволяет использовать компактную конфигурацию головки блока цилиндров, в которой ширина головки может быть значительно уменьшена. Если, кроме того, в полной мере используется свобода выбора для подъема выпускного кулачка значение, которое отличается от значения подъема выпускного клапана из-за наличия коромысла (обычно подъем кулачка выбирается так, чтобы находится между 2/3 и 1/2 подъема клапана), производительность или эффективность, приписываемые данному профилю выпускного кулачка, могут быть значительно улучшены.Это связано с тем, что отношение подъема кулачка к подъему клапана можно легко изменить, изменив соотношение длин коромысел (называемое передаточным числом коромысел). Таким образом, в хорошо сбалансированной системе за счет увеличения ускорений и скоростей выпускного клапана можно использовать гораздо меньший диаметр головки выпускного клапана с последующим возможным увеличением диаметра головки впускного клапана. Головка впускного клапана для данного диаметра отверстия цилиндра может иметь больший диаметр, чем может быть размещена в компоновке с двумя верхними распределительными валами, не имеющими коромысел, так что можно ожидать большей мощности.

Фактически одним из факторов, определяющих рабочие характеристики или эффективность профилей кулачка, является «радиус поворота» кулачка (то есть радиус, охватываемый концом кулачка). Этот радиус поворота обычно ограничен общими соображениями конструкции и одинаков для впускных и выпускных клапанов.

Максимальное отрицательное ускорение, используемое на профиле кулачка, является прямой функцией последнего «радиуса поворота», так что такое же значение возможно для впускной и выпускной систем, если соответствующие кулачки имеют одинаковый «радиус поворота», но фактический отрицательное ускорение выпускного клапана вдоль его оси умножается на передаточное число коромысел и может быть увеличено, например, в 1 раз.5 или даже 2 по сравнению с максимальным отрицательным ускорением впускного клапана вдоль его оси.

Такое более высокое значение отрицательного ускорения выпускного клапана требует, конечно, пропорционального увеличения силы пружины, которая возвращает выпускной клапан к его седлу, но это не создает трудных проблем с существующей пружинной технологией. Общий эффект относительно жесткой системы приведения в действие клапана, воплощающей изобретение, которая позволяет использовать большие значения положительного ускорения и параллельное использование больших значений отрицательного ускорения, как предложено в предыдущем абзаце, может обеспечить отличную работу клапана, компенсируя последствия выбора меньшего диаметра головки выпускного клапана, как упоминалось ранее.

Для более ясного понимания изобретения будет сделана ссылка на прилагаемые чертежи, на которых:

FIG. 1 представляет собой схематический частичный вертикальный поперечный разрез головки блока цилиндров, включающий верхние впускной и выпускной клапаны, и иллюстрирующий принципы изобретения. Механизмы приведения в действие клапана и возврата не используются, поскольку они могут иметь различные формы.

РИС. 2 — вид, аналогичный виду на фиг. 1, показывающий принципы изобретения, воплощенные в компоновке сдвоенного распределительного вала верхнего расположения.

РИС. 3 — вид, аналогичный виду на фиг. 1, на котором показаны принципы изобретения, воплощенные в расположении распредвала с одинарной боковой установкой, при этом верхние впускные и выпускные клапаны приводятся в действие посредством толкателей.

РИС. 4 — вид, аналогичный виду на фиг. 1, показывающий предпочтительный вариант компоновки с одним распределительным валом верхнего расположения применительно к высокоэффективному многоцилиндровому двигателю, имеющему два впускных клапана и два выпускных клапана на цилиндр. Вид представляет собой разрез по линии 4-4 на фиг. 5.

РИС.5 — фрагментарный вид сверху системы привода клапана, связанной с одним цилиндром варианта осуществления, показанного на фиг. 4. Этот вид соответствует направлению стрелок 5-5 на фиг. 4 и показывает часть фиг. 4 в пределах стрелок 5-5.

РИС. 6 — схематический вид в перспективе в увеличенном масштабе основных элементов системы привода выпускного клапана, показанной на фиг. 4 и 5.

РИС. 7 — схематический фрагментарный горизонтальный разрез в плоскости X-X фиг.4, показывающий частично сферический конец толкателя выпускного кулачка, вдавленный в цилиндрическую канавку в коромысле.

РИС. 8 — схематический вид в перспективе, подобный фиг. 6, другого варианта выполнения системы привода выпускного клапана.

РИС. 9 — вид в перспективе обычного коромысла, пригодного для одновременного приведения в действие пары выпускных клапанов; и

ФИГ. 10 — вид, аналогичный виду на фиг. 4, показывающий модификацию изобретения.

РИС. На фиг.1 показано поперечное сечение головки 1 цилиндра одно- или многоцилиндрового двигателя внутреннего сгорания, имеющего один впускной клапан 2 и один выпускной клапан 3 на цилиндр, установленный с возможностью возвратно-поступательного движения известным способом в головке 1.Головка может в равной степени включать в себя множество впускных и / или выпускных клапанов на цилиндр, например, два впускных и два выпускных клапана. На практике клапаны будут смещены в сторону показанных ими закрытых положений, в которых их головки 2a, 3a входят в зацепление с седлами 1a, 1b клапана в головке 1, с помощью соответствующих возвратных механизмов, например пружин клапана (не показаны), расположенных вокруг верхней части. концы штоков 2b, 3b клапанов и соприкасающиеся прилегающие поверхности, например, находящиеся в гнездах 1c и 1d в головке 1 блока цилиндров.

Соответствующий механизм привода клапана (не показан), включающий по крайней мере один распределительный вал, будет предоставлен для выборочного открытия клапанов, причем степень открытия или подъема впускного и выпускного клапанов будет представлена ​​стрелками VL ‘и VL «соответственно. .

Плоскость нижней поверхности головки блока цилиндров 1 перпендикулярна оси 4 или средней плоскости соответствующего отверстия цилиндра (не показано). На нижней поверхности образована вогнутая камера сгорания 1e, в которую входят отверстия для клапана. или трактаты открываются.

Оси 2c, 3c клапана образуют стороны перевернутого треугольника, основание которого представлено воображаемой линией 5, соединяющей верхние концы стержней 2b, 3b клапана, которые обычно расположены в углах основания. В предшествующих схемах верхнего клапана этот перевернутый треугольник имел приблизительно равнобедренную форму и был приблизительно симметричен относительно средней плоскости или оси 4. Однако из фиг. 1 видно, что головка цилиндра и расположение клапана, воплощающие настоящее изобретение, в значительной степени асимметричны.В частности, треугольник сильно асимметричен относительно средней плоскости или оси 4, при этом основание 5 значительно наклонено относительно последней в таком направлении, что основание 5 и ось 3c выпускного клапана определяют прилежащий угол α, который больше, чем 90 °, например порядка от 95 ° до 100 ° или более. Кроме того, угол β ‘между осью 2c впускного клапана и средней плоскостью 4 значительно меньше угла β’ между осью 3c выпускного клапана и средней плоскостью 4.

Эта асимметрия позволяет значительно улучшить характеристики на стороне впуска, сохраняя при этом адекватные характеристики на стороне выпуска.

Во-первых, диаметр (D) головки впускного клапана 2a значительно больше диаметра (d) головки 3a выпускного клапана, например, соотношение (D: d) диаметров головки впускного / выпускного клапана составляет порядка от 1,30 до 1,35: 1 или 1,40: 1 или более для 4-клапанных головок и от 1,30 до 1,50 или более для 2-клапанных головок.

Во-вторых, сторона перевернутого треугольника, определяемая осью 2c впускного клапана, намного длиннее, чем сторона, определяемая осью 3c выпускного клапана, в той степени, в которой сторона 2c оси впуска образует основание треугольника приблизительно равнобедренной формы. .В этом варианте осуществления впускной клапан значительно длиннее выпускного клапана, причем отношение длин впускного / выпускного клапана (L: 1) составляет, например, порядка 1,35: 1 или более. Это позволяет упорной поверхности или пазу 1с для возвратной пружины впускного клапана быть в осевом направлении намного дальше от (высота H выше) седла 1а впускного клапана, чем в случае обычных схем. Это, в свою очередь, позволяет разместить в головке гораздо более прямой впускной тракт 6, как показано. В частности, впускной тракт 6 на большей части своей длины может образовывать общий охватывающий угол (θ) от примерно 20 ° до 30 ° с осью впускного клапана 2c, в то время как прилегающий угол (ε) критической области 6а впускного тракта, примыкающего к седлу 1а клапана, может быть уменьшен еще до порядка 10 ° или меньше.

Вышеупомянутая асимметричная геометрия может быть воплощена в компоновке сдвоенного верхнего распределительного вала, как показано на фиг. 2, в котором впускной и выпускной клапаны 2, 3 приводятся в действие впускным и выпускным кулачками 7a, 8a соответствующих распределительных валов, установленных с возможностью вращения в головке 1 вокруг осей, обычно совпадающих с соответствующими осями 2c, 3c клапана. Между кулачками и соответствующими штоками клапанов расположены перевернутые ковшообразные толкатели 9, 10, которые с возможностью возвратно-поступательного движения и вращения установлены в головке.

Асимметричная геометрия также может быть реализована в расположении распределительного вала сбоку, как показано на фиг. 3, в котором впускные и выпускные клапаны 2, 3 приводятся в действие соответствующими кулачками 11a, 11b общего распределительного вала, установленного в блоке 12 цилиндров двигателя с одной стороны от отверстий 12a цилиндров. Кулачки приводят в действие соответствующие клапаны через толкатели 13а, 13b, толкатели 14а, 14b и коромысла 15а, 15b, жестко закрепленные на штифтах, валах и т.д. 16а, 16b, установленных в головке цилиндров.

Компоновки, показанные на фиг.2 и 3 включают две пары впускных и выпускных клапанов на цилиндр, хотя видна только одна пара. Две пары расположены на противоположных сторонах поперечной плоскости, совпадающей с осью цилиндра 4. Чтобы не усложнять эти виды, цилиндр показан в разрезе в указанной поперечной плоскости, в то время как головка разрезана в поперечной плоскости осей клапана одного. пара клапанов, которая находится впереди оси 4. Сзади от этой пары клапанов показана трубка Т, которая обеспечивает доступ и защиту свечи зажигания (не показана).

Предпочтительный вариант осуществления изобретения показан на фиг. 4–7 применительно к высокопроизводительному многоцилиндровому двигателю с одним верхним распредвалом. Эта головка, как и головка, показанная на фиг. 2 и 3, включает две пары впускных и выпускных клапанов на цилиндр, и для удобства на фиг. 4 разрезан таким же образом, как только что объяснено в связи с фиг. 2 и 3. Поскольку асимметричная головка в целом выше, чем соответствующая симметричная головка, предполагается, что двигатель будет наклоняться, как показано на фиг.4.

Система привода клапана включает в себя один верхний распределительный вал 11, который установлен с возможностью вращения в подшипниках на головке цилиндров 1 или в ней 1. Распределительный вал включает ряд разнесенных в осевом направлении кулачков с двумя впускными кулачками 11a и двумя выпускными кулачками 11b (см. Фиг.5), связанный с каждым цилиндром 12. Каждый впускной кулачок 11a совершает возвратно-поступательное движение впускного клапана 2 через кулачковый толкатель 9 в форме перевернутой чашки, который с возможностью возвратно-поступательного скольжения установлен в направляющем канале 1f в головке цилиндра 1. Пружина 17 клапана, установленная на упорная поверхность 1c в головке цилиндров смещает впускной клапан в его самое верхнее закрытое положение, как показано, а также служит для смещения кулачкового толкателя 9 к кулачку 11a.Между верхним концом штока клапана и внутренней поперечной торцевой стенкой кулачкового толкателя 9 расположена прокладка для регулировки зазора клапана или эквивалент (не показан).

Каждый выпускной кулачок 11b совершает возвратно-поступательное движение подпружиненного выпускного клапана 3 через кулачковый толкатель 20 и коромысло 21. Кулачковый толкатель 20 представляет собой «грибовидный» тип, имеющий дискообразную головку 20а на одном конце цилиндрического стержня 20b, который возвратно-поступательно установлен и направляется цилиндрическим каналом 22а в неподвижном элементе. 22 держится за ГБЦ.Головка кулачкового толкателя 20a скользко взаимодействует с соответствующим выпускным кулачком 11b, и продольная ось кулачкового толкателя 20 смещена относительно плоскости симметрии кулачка, так что вращение кулачка будет вызывать медленное вращение кулачкового толкателя. , тем самым сводя к минимуму локальный износ опорной поверхности головки 20а.

Противоположный конец толкателя 20 кулачка снабжен частично сферической опорной поверхностью 20c, которая взаимодействует с частью цилиндрической канавки 21c в одном плече 21a коромысла 21, который качается вокруг пальца или вала 16.Другой рычаг 21b коромысла взаимодействует с концом штока выпускного клапана 3.

Во время вращения выпускного кулачка 11b кулачковый толкатель 20 смещается в осевом направлении в цилиндрическом канале 22a, и опорная поверхность или конец 20c прижимается к самой глубокой части частично цилиндрической канавки 21c в коромысле 21a. Коромысло 21, таким образом, вынуждено вращаться вокруг коромысла или вала 16, и, поскольку оно описывает дугу «A», точка или зона контакта между частично сферическим концом 20c кулачкового толкателя 20 и коромыслом описывает путь или сегмент 23 (фиг.6) по образующей поверхности канавки 21с. Поскольку и сегмент 23, и ось канавки 21c проходят под прямым углом к ​​оси вращения коромысла, и поскольку коромысло 1 может свободно перемещаться в осевом направлении на своем валу 16 во время работы системы, зона контакта ( 24 на фиг.7) всегда будет располагаться на образующей частично цилиндрической канавки 21c, которая находится ближе всего к оси вращения коромысла 21, или стремиться к ней. В результате во время вращения указанного коромысла зона 24 будет перемещаться вверх и вниз по сегменту 23 образующей частично цилиндрической канавки 21c, радиально ближайшему к оси вращения коромысла.Таким образом, кулачковый толкатель 20 предотвращает перемещение коромысла 21 в осевом направлении на его валу 16 без использования вспомогательных средств осевой фиксации или прокладок, таких как пружины или трубки, которые обычно устанавливаются на вал в предшествующих схемах. Это позволяет избежать трения, создаваемого этими прокладками, и исключает необходимость в пространстве для таких прокладок.

Выпускной клапан 3 открывается обычным образом, когда коромысло 21 поворачивается в одном направлении кулачковым толкателем 20, возврат клапана в его седло 1b (ФИГ.4) приводится в действие пружиной 25.

Эта конструкция распредвала с одним верхним распределительным валом обладает описанными выше преимуществами благодаря своей асимметричной геометрии. Кроме того, поскольку ранее описанный угол α между осями толкателя 20 выпускного кулачка и выпускного клапана 3 увеличивается до 90 ° или более, то есть стремится к идеальной прямой конфигурации осей входного клапана и толкателя кулачка, результирующая Силы, приложенные к коромыслу 21 в направлениях толкателя выпускного кулачка и оси клапана, существенно уменьшаются.Вследствие этого тенденция коромысла 21 и штифта 16 к изгибу и трение между штифтом 16 и коромыслом аналогичным образом существенно уменьшаются.

Кроме того, включенный угол φ между радиусом (с центром на оси коромысла), на котором лежит граница раздела кулачковый толкатель / коромысло, и радиусом, на котором находится граница раздела коромысло / выпускной клапан, существенно уменьшается, например, примерно до 80 °. Таким образом, как видно из фиг. 4, два плеча коромысла сливаются или могут быть объединены в единое чрезвычайно твердое твердое тело.

Поскольку коромысло (и толкатель кулачка) образуют по существу негибкое соединение или стойку между выпускным кулачком и выпускным клапаном, выпускной клапан будет точно следовать профилю выпускного кулачка, даже когда такие профили создают значительно более высокие отрицательные (и, возможно, положительные) ускорения чем раньше. Таким образом, диаметр головки выпускного клапана может быть уменьшен, не становясь ограничивающим фактором выходной мощности двигателя, чтобы приспособиться к увеличению диаметра головки впускного клапана, приводящему к увеличению выходной мощности двигателя.

Уменьшение сил трения, которым подвергаются коромысло и штифт 16, не только снижает износ и нагрев последнего, но также позволяет коромыслу и выпускному клапану более точно «следовать» за профилем выпускного кулачка во время отрицательных ускорений (т. Е. закрытие клапана) и поглощают меньше энергии, например, от пружины клапана, особенно при высоких оборотах двигателя.

В асимметричной схеме на фиг. 4 (а также на фиг. 1, 2 и 3) ось 2c впускного клапана может рассматриваться как образующая основание треугольника приблизительно равнобедренной формы, имеющего значительно уменьшенное отношение высоты к длине основания.Кроме того, на фиг. 4 пересечение оси 3с выпускного клапана и оси 5 толкателя выпускного кулачка (под углом α) находится внутри корпуса коромысла, рядом с поверхностью раздела коромысла и штока клапана.

Как показано на фиг. 5, два выпускных клапана 3 приводятся в действие соответствующими отдельными выпускными кулачками 11b через отдельные коромысла 21 и толкатели 20 выпускных кулачков. Впускные клапаны приводятся в действие отдельными впускными кулачками 11a, расположенными между выпускными кулачками, что обеспечивает необходимый зазор для Свеча зажигания T.

На этом рисунке также ясно показано, каким образом коромысла положительно расположены в осевом направлении на валу коромысла 16 с помощью толкателей 20 выпускного кулачка без необходимости в прокладках, которые могли бы блокировать пробку плунжера. Также будет видно, что смежные в осевом направлении концы бобышек или ступиц коромысла и вала коромысла могут быть освобождены, чтобы обеспечить дополнительный зазор для трубы плунжера, если это необходимо.

РИС. 8 показывает модификацию варианта осуществления, показанного на фиг. 4-7, в которых коромысло вместо того, чтобы быть установленным на валу коромысла или штифте, жестко закреплено на головке блока цилиндров с помощью единственной шпильки.Этот базовый тип системы используется на некоторых обычных американских двигателях и может быть полезен в конфигурациях головки, включающей четыре клапана на цилиндр. Этот тип системы позволяет избежать конфликта, описанного ранее между предпочтительным расположением штифта коромысла или вала 16, показанного на фиг. 4 и соответствующее размещение трубки свечи зажигания, направленной к центру камеры сгорания.

В этом варианте осуществления коромысло 30 имеет вогнутую вверх частично сферическую опорную поверхность (не показана) на своей верхней стороне, через которую открывается проход для установки шипа.Шайба 33 имеет аналогичную выпуклую частично сферическую опорную поверхность на своей нижней стороне, которая соответствует прежней вогнутой вверх частично сферической поверхности внутри коромысла. Коромысло 30 и шайба 33 свободно устанавливаются на шпильке 32 с помощью контргайки 34.

Коромысло 30 свободно расположено, например, у боковых стенок 36, для облегчения операций сборки. Однако, поскольку точка контакта между частично сферическим концом 20c толкателя 20 кулачка и частично цилиндрической канавкой 30c в коромысле всегда будет лежать на сегменте 37 (как в варианте осуществления на фиг.6 и 7) во время работы кончик коромысла 30b всегда будет удерживаться ориентированным под прямым углом к ​​свободному концу штока выпускного клапана 3. Последний свободный конец стремится подтолкнуть коромысло 30b вверх, удерживая коромысло 30 вогнутой опорной поверхностью напротив выпуклой опорной поверхности шайбы 33. Клапанный зазор регулируется путем регулировки положения гайки 34 на шпильке.

В варианте осуществления, показанном на фиг. 4 и 5, каждое коромысло предназначено для приведения в действие одного выпускного клапана.Тем не менее, коромысла можно модифицировать различными способами для одновременного управления двумя выпускными клапанами, например, раздвоив конец зацепления клапана каждого коромысла или снабдив коромысло двумя отдельными рычагами или рычагами для зацепления клапана, например, как показано ИНЖИР. 9.

В этом варианте осуществления коромысло 50 представляет собой неразъемную отливку, содержащую выступ или ступицу 51, с помощью которых коромысло устанавливается с возможностью вращения на штифте или валу коромысла (не показаны). Пара рычагов 50b разнесена в осевом направлении вдоль ступицы 51 на расстояние, соответствующее межосевому расстоянию выпускных клапанов, с которыми эти рычаги должны входить в зацепление.Одиночный рычаг или упор 50а предусмотрен на ступице, имеющей частично цилиндрическую канавку 50с, которая входит в зацепление с частично сферическим концом 20с толкателя 20 кулачка, как описано ранее. Коромысло может быть снято или отрезано (не показано), а коромысло может быть снято аналогичным образом, чтобы очистить трубку свечи зажигания. Коромысло также снабжено соответствующими перемычками или другими средствами жесткости для минимизации изгиба между рычагами 50а и 50b.

Хотя ФИГ. 4 иллюстрирует вариант осуществления, включающий асимметричную компоновку, которая является очень выгодной и предпочтительной для двигателей с высокими рабочими характеристиками, жесткая, линейно возвратно-поступательная конструкция толкателя кулачка выпуска может быть включена в более симметричную компоновку, как показано на фиг.10, сохраняя при этом многие из ранее описанных преимуществ. В этом варианте осуществления видно, что толкатель 20 выпускного кулачка проходит в основном горизонтально, поперечно между выпускным кулачком 11b и коромыслом 21, уменьшая прилегающий угол α до менее 90 °.

Вариант осуществления, показанный на фиг. 10 обладает тем преимуществом, что головка блока цилиндров очень легкая и компактная. Отношение ширины головки к диаметру расточки цилиндра относительно невелико. В результате достигается значительная экономия на относительно дорогом материале головки блока цилиндров.Рабочие характеристики, хотя и уступают характеристикам асимметричной компоновки, показанной на фиг. 4, все еще может быть высоким из-за наличия 4-х клапанов на цилиндр и высокого соотношения впускных / выпускных клапанов из-за очень жесткого срабатывания выпускного клапана, что позволяет избежать превращения стороны выпуска в ограничивающий фактор производительности.

Следует понимать, что различные модификации могут быть выполнены без отклонения от объема настоящего изобретения, определенного в прилагаемой формуле изобретения.

Например, изобретение может применяться в двигателях с искровым зажиганием или дизельных двигателях, без наддува, с впрыском топлива, с супер- или турбонаддувом, а также в 2-тактных или 4-тактных.

В вариантах осуществления, использующих два впускных клапана на цилиндр, пары впускных клапанов могут приводиться в действие одним впускным кулачком и кулачковым толкателем, например, такого типа, который раскрыт в нашем более раннем патенте Великобритании № 1346822 и патенте США No. № 3,712,277. В этой модификации кулачок взаимодействует с поперечной стенкой на одном конце вращающегося цилиндрического толкателя кулачка чашечного типа, а штоки впускных клапанов взаимодействуют с ободом на другом конце толкателя кулачка.

Приводные механизмы клапана, показанные на фиг.6-9 могут использоваться для приведения в действие впускных клапанов вместо или в дополнение к выпускным клапанам.

Механизм фаз газораспределения для двигателя внутреннего сгорания с несколькими впускными клапанами на цилиндр (Патент)

Мацумото, Й., Хара, С. и Офуджи, Х. Схема фаз газораспределения для двигателя внутреннего сгорания, имеющего несколько впускных клапанов на цилиндр . США: Н. П., 1988. Интернет.

Мацумото, Ю., Хара, С., и Офудзи, Х. Механизм фаз газораспределения для двигателя внутреннего сгорания, имеющего несколько впускных клапанов на цилиндр . Соединенные Штаты.

Мацумото, Ю., Хара, С., и Офудзи, Х. Вт. «Устройство фаз газораспределения для двигателя внутреннего сгорания, имеющего несколько впускных клапанов на цилиндр». Соединенные Штаты.

@article {osti_7009446,
title = {Механизм фаз газораспределения для двигателя внутреннего сгорания, имеющего несколько впускных клапанов на цилиндр},
author = {Мацумото, Й и Хара, С. и Офудзи, Х},
abstractNote = {В двигателе внутреннего сгорания этот патент описывает средства определения камеры сгорания; выпускной клапан, который управляет сообщением между камерой сгорания и выпускными системами; первый впускной клапан, который управляет сообщением между камерой сгорания и первым впускным каналом, который сконструирован и расположен таким образом, чтобы направлять воздух, который проходит через него, в камеру сгорания таким образом, чтобы создавать в ней завихрение воздуха; второй впускной клапан, который управляет сообщением между камерой сгорания и вторым впускным каналом, который сконструирован и расположен таким образом, чтобы вводить проходящий в нем воздух в камеру сгорания таким образом, чтобы повысить эффективность зарядки; первое устройство с изменяемой фазой газораспределения, которое управляет подъемом и синхронизацией второго впускного клапана; устройство управления для управления первым устройством изменения фаз газораспределения в ответ на первый рабочий параметр двигателя.Устройство управления реагирует на второй рабочий параметр. Первым и вторым рабочими параметрами являются частота вращения двигателя и нагрузка на двигатель, и он содержит первый и второй датчики для определения величины первого и второго рабочего параметра и выработки сигналов, указывающих на это.},
doi = {},
url = {https://osti.gov/biblio/7009446}, журнал = {},
номер =,
объем =,
place = {United States},
год = {1988},
месяц = ​​{7}
}

Различное расположение клапанов для системы трубопроводов машинных отделений

Различное расположение клапанов для системы трубопроводов машинных отделений Главная || Дизельные двигатели || Котлы || Системы питания || Паровые турбины || Обработка топлива || Насосы || Холодильное оборудование ||

Различное расположение клапанов в системе трубопроводов машинных отделений Клапаны предусмотрены в системе трубопроводов для регулирования или остановки жидкости. поток.В машинном отделении существуют различные типы, связанные с их конкретной функцией или преимущества.

Петух: Кран используется в трубопроводах малого диаметра и присоединяется к соседнему трубопроводу. компрессионной муфтой. Петух может ограничивать или закрывать внутренний проход путем перемещения центральной заглушки, обычно с помощью внешнего рычага. An пример проходного крана приведен на рисунке

align = «left»> align = «left»> align = «left»> Проходной клапан

Проходной клапан имеет несколько сферический корпус, охватывающий седло клапана и диск клапана.С обеих сторон имеются фланцы для соединение с соседними трубопроводами, а внутренние каналы направляют жидкость поток через седло клапана. Жидкий поток всегда идет от ниже седла клапана, чтобы верхняя камера не находилась под давлением, когда клапан закрыт. Расположение винтового подъемного клапана показано, где шпиндель соединен с тарелкой клапана. Сальник с соответствующей набивкой окружает шпиндель там, где он выходит из крышки клапана. Верхняя часть шпинделя имеет резьбу и проходит через аналогичный резьбовой кусок моста.

Рис. Прямоточный кран

align = «center»>

Рис. Проходной клапан

align = «center»>
Круговой маховик используется для поворота шпинделя и подъема или опустите тарелку клапана. Диск клапана и седло идеально подходят и может быть плоским или, чаще, скошенным. Материал для обоих часто с очень твердым стеллитовым покрытием. Проходные клапаны также существуют в прямоугольная форма, где входной и выходной фланцы расположены под углом 90 к каждому Другие.

Рис. Обратный клапан

align = «center»>
Обратные клапаны

Обратные или обратные клапаны устанавливаются в различных трубопроводах, чтобы предотвратить обратный поток. Если тарелка клапана не прикреплена к шпинделю это известно как завинчивающийся невозврат (SDNR). Диск клапана в таком клапан должен иметь какую-либо форму направляющей или крыльев, чтобы его можно было переустановить правильно при завинчивании. Обратные клапаны иногда устроены без шпинделей, в этом случае они работают от жидкости и не могут быть закрыты вручную.Может использоваться как свободный подъемный клапан, так и откидная заслонка.

Рис. Задвижка

align = «center»>
Задвижка

Задвижка должна быть полностью открыта или закрыта; он не подходит для потока контроль. В открытом состоянии он обеспечивает свободный полнопроходной внутренний проход для жидкость, так как клапан или заслонка приподняты в сторону. Шпиндель навинчивается на его нижнюю часть и при повороте заставляет заслонку подниматься или ниже. Ворота могут быть параллельными или клиновидными по сечению. против подходящего сиденья.Клапаны большего размера имеют сменные седельные кольца и облицовка ворот.

Рис. Предохранительный клапан

align = «center»>
Предохранительные клапаны

Избыточное давление в трубопроводных системах можно избежать с помощью предохранительных клапанов. В тарелка клапана удерживается закрытой пружиной на штоке. Сжатие пружины можно отрегулировать, чтобы клапан мог открыть при соответствующем давлении. Предохранительные клапаны котла — особый случай предохранительного клапана.

Британские стандартные символы различных клапанов
align = «center»>

Быстро закрывающиеся клапаны

Всасывающие клапаны масляного бака предназначены для быстрого закрытия с пульта дистанционного управления. точка за счет использования быстрозакрывающихся клапанов.Обрушение моста приводит к быстрому закрытию клапана под комбинированным действием силы тяжести и внутренняя пружина. Трос с ручным управлением или гидроцилиндр можно использовать для обрушения моста.

Дисковый затвор Поворотный стержневой клапан с центрально откидным диском того же размера, что и трубопровод. Клапан открывается в трубопровод и поэтому занимает мало места, позволяет большой расход и минимальный перепад давления.

Ящики с клапанами

Ящики с клапанами — это серия клапанов, встроенных в единый блок или коллектор. Возможны различные варианты расположения всасывающих и напорных патрубков с этой сборкой.

Все судовые боковые клапаны должны поддерживаться в хорошем рабочем состоянии. Испытания и смазка клапанов также должны соответствовать требованиям системы PMS. Это должно включать еженедельное испытание всех судовых клапанов, которые должны систематически закрываться и повторно открываться под наблюдением главного инженера.

Все клапаны должны быть надлежащим образом идентифицированы и промаркированы, чтобы свести к минимуму риск неправильной работы, и соответствующий персонал должен быть проинструктирован об их правильном функционировании, где это необходимо.

Связанная информация:

1. Действия при выходе из строя труб и соответствующее руководство
Трубы подвержены коррозии внутри и снаружи. Внутренне они могут подвергаться эрозии, равномерной и абразивной коррозии, усталости и гальваническому воздействию. Внешне коррозия вызывается главным образом атмосферными условиями, но трубы могут подвергаться коррозии локально, если на них капает жидкость……
2. Грязевые камеры, всасывающие трубы, конденсатоотводчики, расширительные элементы и сливы для системы трубопроводов машинного отделения
Грязевой ящик представляет собой грубый фильтр с прямым выпускным патрубком до трюма. ..Расширяющийся патрубок устанавливается в трубопровод, который подвержен значительным колебаниям температуры .. В трубопроводах предусмотрены дренажные системы, которые обычно имеют небольшие краны для открытия. или закройте их …..
3. Указания по обслуживанию трубопроводов
Важно выявить неисправные трубы до того, как произойдет утечка; обслуживание трубопроводы — это не только процедурные проверки и испытания под давлением найти слабые места, поскольку речь идет о собственном ремонте……
4. Поршневой поршневой насос для судов
Перекачивающий эффект достигается за счет уменьшения или увеличение объема пространства, в результате чего жидкость (или газ) физически становится взолнованный. Используемый метод представляет собой поршень в цилиндре с использованием возвратно-поступательное движение или вращающийся блок с использованием лопастей, шестерен или винтов.
5. Принципы и порядок работы центробежного насоса
В центробежном насосе жидкость входит в центр или проушину рабочего колеса и вытекает радиально между лопатками, причем ее скорость увеличивается за счет вращение крыльчатки….
6. Как работает пневматический регулирующий клапан?
Многие пневматические устройства используют систему сопла и заслонки, чтобы изменение сигнала сжатого воздуха. Типичный пневматический регулирующий клапан показан на рисунке. Его можно рассматривать как состоящий из двух частей: привода и клапана. Гибкая диафрагма образует герметичный камера в верхней половине привода и сигнал на контроллер подается в …..
7. Бытовые системы водоснабжения для сухогрузных судов
Бытовые системы водоснабжения обычно включают в себя систему пресной воды для система мытья и питья и система соленой воды для санитарных целей .Оба используют в основном аналогичное устройство автоматического насос, подающий жидкость в резервуар, который находится под давлением сжатым воздух …
8. Трюмные и балластные системы судов для генеральных грузов
Трюмная магистраль предназначена для осушения любого водонепроницаемого отсека, другого чем балластные, масляные или водяные цистерны, и слить их содержимое за борт. Количество насосов и их мощность зависят от типоразмера, типа. и обслуживание судна …..
9. Подробнее о схемах трюмных и балластных систем

Судовое оборудование — Полезные теги

Судовые дизельные двигатели || Паровая установка || Система кондиционирования воздуха || Сжатый воздух || Морские аккумуляторы || Грузовые рефрижераторы || Центробежный насос || Различные кулеры || Аварийное электроснабжение || Теплообменники выхлопных газов || Система подачи || Насос для откачки сырья || Измерение расхода || Четырехтактные двигатели || Форсунка || Топливная масляная система || Обработка мазута || Коробки передач || Губернатор || Морская инсинератор || Фильтры смазочного масла || Двигатель MAN B&W || Судовые конденсаторы || Сепаратор нефтесодержащих вод || Устройства защиты от превышения скорости || Поршень и поршневые кольца || Прогиб коленчатого вала || Судовые насосы || Различные хладагенты || Очистные сооружения || Винты || Электростанции || Пневматическая система запуска || Паровые турбины || Рулевой механизм || Двигатель Sulzer || Зубчатая передача турбины || Турбокомпрессоры || Двухтактные двигатели || Операции UMS || Сухой док и капитальный ремонт || Критическое оборудование || Палубное оборудование и грузовые механизмы || КИПиА || Противопожарная защита || Безопасность в машинном отделении ||

Машинные помещения.com о принципах работы, конструкции и эксплуатации всей техники предметы на корабле, предназначенные в первую очередь для инженеров, работающих на борту, и тех, кто работает на берегу. По любым замечаниям, пожалуйста Свяжитесь с нами

Copyright © 2010-2016 Machinery Spaces.com Все права защищены.
Условия использования
Прочтите нашу политику конфиденциальности || Домашняя страница ||

Сколько типов двигателей в автомобиле

В этой статье мы узнаем о различных типах двигателей.Классификация двигателей зависит от типа используемого топлива, рабочего цикла, числа тактов, типа зажигания, количества цилиндров, расположения цилиндров, расположения клапанов, типов охлаждения и т. Д. Эти двигатели используются в различных областях, таких как в автомобильной, авиационной, морской промышленности и т. д. в зависимости от пригодности они используются в различных областях. Итак, давайте поговорим о различных типах двигателей один за другим.

Типы двигателей

В основном двигатели бывают двух типов: двигатели внешнего и внутреннего сгорания.

(i). Двигатель внешнего сгорания: В двигателе внешнего сгорания сгорание топлива происходит вне двигателя. Пример: паровой двигатель.

(ii). Двигатель внутреннего сгорания: В двигателе внутреннего сгорания сгорание топлива происходит внутри двигателя. Двухтактные и четырехтактные бензиновые и дизельные двигатели являются примерами двигателей внутреннего сгорания.

Существуют разные типы двигателей внутреннего сгорания (I.C.), и их классификация зависит от разных оснований.

I.C. Двигатели классифицируются по следующему принципу:

1. Типы конструкции

(i). Поршневой двигатель: В поршневом двигателе есть поршень и цилиндр, поршень совершает возвратно-поступательное движение (в направлении и вперед) внутри цилиндра. Из-за возвратно-поступательного движения поршня его называют поршневым двигателем. Двухтактные и четырехтактные двигатели являются типичными примерами поршневых двигателей.

(ii).Роторный двигатель: В роторном двигателе ротор совершает вращательное движение для выработки энергии. Возвратно-поступательного движения нет. В камере находится ротор, который совершает вращательное движение внутри камеры. Роторный двигатель Ванкеля, газотурбинные двигатели относятся к роторным типам двигателей.

2. Типы используемого топлива

В зависимости от типа используемого топлива двигатель подразделяется на бензиновый, дизельный и газовый.

(i). Бензиновый двигатель: Двигатель, работающий на бензине, называется бензиновым двигателем.

(ii). Дизельный двигатель: Двигатель, работающий на дизельном топливе, называется дизельным двигателем.

(iii). Газовый двигатель: Двигатель, работающий на газовом топливе, называется газовым двигателем.

3. Рабочий цикл

На основе рабочего цикла типы двигателей следующие:

(i). Двигатель цикла Отто: Эти типы двигателей работают по циклу Отто.

(ii). Дизельный двигатель: Двигатель, работающий по дизельному циклу, называется двигателем с дизельным циклом.

(iii). Двухтактный двигатель или двигатель с полудизельным циклом: Двигатель, который работает как с дизельным двигателем, так и с циклом Отто, называется двухтактным двигателем или двигателем с полудизельным циклом.

4. Число ходов

Типы двигателей на основе количества ходов:

(i). Четырехтактный двигатель: Это двигатель, в котором поршень перемещается четыре раза, т.е. 2 движения вверх (от нижней мертвой точки к верхней мертвой точке) и два движения вниз (от верхней мертвой точки к нижней мертвой точке) за один цикл рабочего хода, называется четырехтактным двигателем.

Четырехтактный двигатель

(ii). Двухтактный двигатель: Двигатель, в котором поршень совершает двукратное движение, то есть одно из ВМТ в НМТ, а другое из НМТ в ВМТ для создания рабочего хода, называется двухтактным двигателем.

Двухтактный двигатель

(iii).Двигатель с воспламенением от горячей точки: Этот тип двигателя не используется на практике.

5. Тип зажигания

По типу зажигания двигатели классифицируются как:


(i). Двигатель с искровым зажиганием (двигатель S.I.): В двигателе с искровым зажиганием на головке двигателя установлена ​​свеча зажигания. Свеча зажигания производит искру после сжатия топлива и воспламеняет топливовоздушную смесь для сгорания. Бензиновые двигатели представляют собой двигатель с искровым зажиганием.

(ii). Двигатель с воспламенением от сжатия (двигатель C.I.): В двигателе с воспламенением от сжатия на головке блока цилиндров нет свечи зажигания. Топливо воспламеняется от тепла сжатого воздуха. Дизельные двигатели представляют собой двигатель с воспламенением от сжатия.

Также читайте:

6. Количество цилиндров

Типы двигателей на основе количества цилиндров, имеющихся в двигателе:

(i). Одноцилиндровый двигатель: Одноцилиндровый двигатель называется одноцилиндровым двигателем.Обычно одноцилиндровые двигатели используются в мотоциклах, скутерах и т. Д.

(ii). Двухцилиндровый двигатель: Двухцилиндровый двигатель называется двухцилиндровым двигателем.

(iii). Многоцилиндровый двигатель: Двигатель, состоящий более чем из двух цилиндров, называется многоцилиндровым двигателем. Многоцилиндровый двигатель может иметь три, четыре, шесть, восемь, двенадцать и шестнадцать цилиндров.

7. Расположение цилиндров

По расположению цилиндров классификация двигателей:

(i).Вертикальный двигатель: в вертикальных двигателях цилиндры расположены в вертикальном положении, как показано на схеме.

(ii). Горизонтальный двигатель: В горизонтальных двигателях цилиндры расположены горизонтально, как показано на схеме, приведенной ниже.

(iii). Радиальный двигатель: Радиальный двигатель представляет собой двигатель внутреннего сгорания возвратно-поступательного типа, в котором цилиндры выходят наружу из центрального картера, как спицы колеса. Если смотреть спереди, он напоминает стилизованную звезду и называется «звездообразным» двигателем.До того, как газотурбинный двигатель не стал преобладающим, его обычно использовали для авиационных двигателей.

(iv). V-образный двигатель: В двигателях V-типа цилиндры расположены в двух рядах с некоторым углом между ними. Угол между двумя рядами должен быть как можно меньше, чтобы предотвратить вибрацию и проблемы с балансировкой.

(в). Двигатель типа W: В двигателях типа w цилиндры расположены в три ряда, образуя расположение типа W. Двигатель типа W производится при выпуске 12- и 16-цилиндровых двигателей.

(vi). Двигатель с оппозитными цилиндрами: В двигателе с оппозитными цилиндрами цилиндры расположены напротив друг друга. Поршень и шатун движутся одинаково. Он работает плавно и имеет большую балансировку. Размер оппозитно-цилиндрового двигателя увеличивается из-за его расположения.

8. Расположение клапанов

В зависимости от расположения впускного и выпускного клапана в различных положениях в головке или блоке цилиндров автомобильные двигатели подразделяются на четыре категории.Эти аранжировки обозначаются как «L», «I», «F» и «T». Легко запомнить слово «LIFT», чтобы вспомнить четырехклапанный механизм.

(i). Двигатель с L-образной головкой: В двигателях этих типов впускные и выпускные клапаны расположены рядом и приводятся в действие одним распредвалом. Цилиндр и камера сгорания образуют перевернутый L.

(ii). Двигатель с I-образной головкой: В двигателях с I-образной головкой впускные и выпускные клапаны расположены в головке цилиндров. Один клапан приводит в действие все клапаны.Эти типы двигателей в основном используются в автомобилях.

(iii). Двигатель с F-образной головкой: Это комбинация двигателей с I-образной головкой и F-образной головкой. В этом случае один впускной клапан обычно находится в головке, а выпускной клапан находится в блоке цилиндров. Оба набора клапанов приводятся в действие одним распредвалом.

(iv). Двигатель с Т-образной головкой: В двигателях с Т-образной головкой впускной клапан расположен с одной стороны, а выпускной клапан — с другой стороны цилиндра. Здесь для работы требуются два распределительных вала: один для впускного клапана, а другой — для выпускного.

Также читайте:

9. Типы охлаждения

По типам охлаждения двигатели классифицируются как:

(i). Двигатели с воздушным охлаждением: В этих двигателях воздух используется для охлаждения двигателей. В двигателях с воздушным охлаждением цилиндры разделены и используются металлические ребра, которые обеспечивают площадь излучающей поверхности, что увеличивает охлаждение. Двигатели с воздушным охлаждением обычно используются в мотоциклах и скутерах.

(ii).Двигатели с водяным охлаждением: В двигателях с водяным охлаждением вода используется для охлаждения двигателя. Двигатели с водяным охлаждением используются в автомобилях, автобусах, грузовиках и других четырехколесных транспортных средствах, большегрузных автомобилях. В воду добавляется антифриз, чтобы она не замерзла в холодную погоду. Каждый двигатель с водяным охлаждением имеет радиатор для охлаждения горячей воды от двигателя.

Кроме вышеуказанных типов двигателей, двигатель внутреннего сгорания также классифицируется на основании следующих факторов.

1. Скорость:

Типы двигателей в зависимости от скорости:

(i). Низкооборотный двигатель
(ii). Среднеоборотный двигатель
(iii). Высокоскоростной двигатель

2. Способ впрыска топлива

По способу впрыска топлива двигатели классифицируются как:

(i). Карбюраторный двигатель
(ii). Двигатель с впрыском воздуха
(iii). Двигатель с безвоздушным или твердым впрыском топлива

3. Метод управления

(i).Двигатель с управляемым попаданием и промахом: Это тип двигателя, в котором подача топлива регулируется регулятором. Он контролирует скорость двигателя, отключая зажигание и подачу топлива в двигатель на очень высоких оборотах.

(ii). Качественно управляемый двигатель
(iii). Двигатель с количественным управлением

4. Заявка

(i). Стационарный двигатель: Стационарный двигатель — это двигатель, в котором его каркас не движется. Он используется для привода неподвижного оборудования, такого как насос, генератор, мельница, заводское оборудование и т. Д.

(ii). Автомобильный двигатель: Это типы двигателей, которые используются в автомобильной промышленности. Например: бензиновый двигатель, дизельный двигатель, газовый двигатель — это двигатели внутреннего сгорания, относящиеся к категории автомобильных двигателей.

(iii). Двигатель локомотива: Двигатели, которые используются в поездах, называются локомотивными двигателями.

(iv). Судовой двигатель: Двигатели, которые используются в морской пехоте для движения лодок или судов, называются судовыми двигателями.

(в). Авиационный двигатель: Тип двигателя, который используется в самолете, называется авиационным двигателем. В силовых установках самолетов используются радиальные и газотурбинные двигатели.

Это все о различных типах движков. Если вы обнаружите, что что-то отсутствует или неверно, не забудьте прокомментировать нас. И если вам понравилась эта статья, то ставьте лайк и поделитесь с нами на Facebook

История автомобилестроения: любопытный двигатель F-Head

(впервые опубликовано 2 сентября 2013 г.) Недавние Jeep FC-150 и Jeep Commando CC с их двигателем Hurricane Four с головкой блока цилиндров F (впуск через выпуск — «IOE») дали мне толчок к переоборудованию. -посетите эту довольно необычную головку блока цилиндров и подумайте о ее месте в истории двигателей.Если головки цилиндров говорят с вашей головой, откройте впускной клапан, и давайте погрузимся в своеобразные тайны F-образной головки.

Не желая оскорблять чьи-либо знания, но при этом ничего не принимая как должное, давайте кратко рассмотрим два основных устройства головки блока цилиндров, поскольку головка F является их гибридом.

L-образная головка и соответствующая Т-образная головка, чаще называемая плоской головкой, имеют впускные и выпускные клапаны в блоке, параллельные цилиндрам. Эта головка блока цилиндров представляет собой очень простую конструкцию, в основном плоскую плиту с выемкой для камеры сгорания и свечи зажигания.Он был чрезвычайно популярен с момента появления двигателей внутреннего сгорания до пятидесятых годов и до сих пор используется в некоторых двигателях газонокосилок. Его недостатки в дыхании и охлаждении будут предметом другой статьи, но они существенны, и их сложно преодолеть.

В уже знакомой головке блока цилиндров OHV впускные и выпускные клапаны подвешены непосредственно над цилиндром. Двигатели OHC являются его разновидностью, но базовое расположение клапанов такое же.

В F-образной головке (на фото вверху статьи) впускной клапан находится прямо над цилиндром, как и в OHV, но выпускной канал находится в L-образной головке; смесь двух.Почему? Было несколько причин, по которым несколько производителей приняли его.

Реальная проблема улучшения дыхания через более крупные клапаны заключалась в том, что почти все двигатели до Второй мировой войны были очень малоквадратными (длина хода больше диаметра канала ствола) из-за очень длинных ходов и относительно небольших отверстий. Эти маленькие отверстия, расположенные близко друг к другу, означали, что не хватало физического места для больших клапанов ни в боковом клапане, ни в двигателе OHV. Это основная причина изобретения двигателя с полукруглой головкой; наклоняя клапаны, можно увеличить их соответствующие размеры.

Это привело к созданию классической конструкции с полукруглой головкой DOHC, которая впервые была успешно использована Peugeot примерно в 1912 году для гонок Гран-при.

Из-за механической сложности, стоимости, шума и сложности регулировки зазора клапанов двигатель с полукруглой головкой DOHC в основном использовался в гоночных и высокопроизводительных спортивных автомобилях, и его обычно избегали в легковых автомобилях, где тихая работа и низкий крутящий момент. и низкая стоимость производства и простота обслуживания были приоритетами.

F-образная головка предлагала альтернативу, поскольку она позволяла использовать потенциально огромный одиночный впускной клапан, а также более крупный выпускной клапан, не изменяя при этом фундаментальную архитектуру малокалиберного длинноходного двигателя.

Ряд американских производителей мотоциклов, включая Harley-Davidson, Indian и другие, использовали F-образные головки в первые годы своего существования и в двадцатые годы (показан близнец HD 1910 года). Частично это могло быть связано с большим разделением двух клапанов, чтобы удерживать трудноохлаждаемый выпускной клапан на двигателе мотоцикла с воздушным охлаждением вдали от впускного отверстия.После двадцатых годов они отошли от F-образных головок к двигателям L-образной формы и OHV.

Hudson недолго использовал F-образную головку с 1927 по 1929 год. Но двумя основными сторонниками F-образной головки были два очень непохожих производителя: Rolls-Royce и Willys / Kaiser Jeep. Но в обоих случаях их причины были схожи, если не совсем одинаковы.

Они оба вложили значительные средства в производственные инструменты, чтобы строить блоки с очень малыми размерами. Отчасти это произошло из-за британского налогообложения, основанного на размере отверстия, а также для достижения легкого крутящего момента на низкой скорости, который был такой частью репутации Rolls, чтобы избежать необходимости переключать передачи в максимально возможной степени.Новый двигатель RR меньшего размера для двадцатых годов изначально имел конструкцию DOHC hemi, но он был слишком шумным для своей репутации производителя бесшумных двигателей. Таким образом, F-образная головка очень успешно использовалась в течение десятилетий, их линейка двигателей 4,2, 4,6 и 4,9 л использовалась в легковых автомобилях RR, пока в 1959 году она не была окончательно заменена на OHV V8, который до сих пор используется Bentley. B60 (показанный выше) был меньшим двигателем 3,9 л и использовался в 4-литровом Princess.

Серия B, также выпускаемая в четырех- и рядной восьмицилиндровой версии для военной техники, зарекомендовала себя как очень тихая и плавная, а также обеспечивающая «адекватные» уровни мощности.Большая шестерка была также сделана в восьмицилиндровой версии для Phantom. Двигатель bigsix нашел свое самое выдающееся воплощение под изысканным капотом R-1 и S-1 Continentals, которые имели версии с более высокими характеристиками и были известны своей легкой способностью двигаться со скоростью 100 миль в час.

Willys 134 CID (2,2 л) «Go Devil» четверка с плоской головкой, которая использовалась в оригинальных военных и послевоенных джипах CJ2 / 3, была прочной мельницей и очень крутящейся, в том числе благодаря конфигурации с очень длинным ходом и малым диаметром цилиндра.При мощности 60 л.с. он делал довольно легкие джипы быстрыми и мощными для того времени. Но эти условия менялись, и к 1950 году, когда Willys продвигал более крупные гражданские автомобили, такие как Jeepster и Jeep Wagon, требовалось больше мощности.

Решение 1950 года, двигатель F134 «Hurricane» с F-образной головкой, было целесообразным, как и все остальное, потому что оно позволяло сохранить оригинальный блок с небольшими изменениями. Толкатель предыдущего клапана бокового впуска был продлен в головку блока цилиндров, где он теперь находился.Быстро, легко и дешево, а результаты были приличными, если не впечатляющими. Мощность в лошадиных силах подскочила с 60 до 75, а крутящий момент с 102 фунт-футов до 114 фунт-футов. F-head F134 продержался до тех пор, пока в начале семидесятых его не обрекли ограничения выбросов и еще большие требования к мощности.

F134 был принят в модельный ряд CJ вместе с CJ-3B 1953 года (см. Выше), капот которого пришлось поднять очень значительно, чтобы очистить гораздо более высокий двигатель.

Теперь есть еще один двигатель с F-образной головкой, который нам нужно коснуться, это очень любопытный случай двигателя Rover.Это прекрасный пример британской эксцентричной эпохи, сочетающей творческий подход с некоторыми чрезмерно сложными и дорогостоящими решениями, у которых нет будущего во все более прагматичном мире.

Был задействован легендарный Генри Уэслейк, и результат был замечательным: F-образная головка с некоторыми характеристиками полуголовки и без недостатков запутанной камеры сгорания с F-образной головкой, которая была далека от идеала в RR и RR. Двигатели для джипов. Внимательно посмотрите на этот вырез (источник: head2head.free-online.co.uk), они одновременно прекрасны, но излишне сложны.

Впускной клапан находится наверху, где он может быть большим. Но выхлопная труба наклонена под странным углом, выступая из стороны блока и требуя сложной отливки и клапанного механизма. Но результат близок к головке блока цилиндров с полу / односкатной крышей, а канал выхлопного отверстия восхитительно свободен, в отличие от замученных отверстий традиционной F-головки.

Двигатель Rover производился с 1948 года до конца семидесятых и приводил в движение такие красивые и восхитительные автомобили, как Rover P5 (см. Выше), предпочтительный представительский и правительственный автомобиль, в зависимости от очень тщательно определенного уровня класса, автомобильного и прочего.Последний Rover 3.o six был в конечном итоге заменен алюминиевым двигателем V8 объемом 3,5 л, производным от Buick. Детройтский прагматизм снова торжествует.

Схема трубопроводов станции управления

»Мир трубопроводной инженерии

Регулирующие клапаны располагаются как отдельные элементы в системах трубопроводов или снабжены запорными клапанами вверх и вниз по потоку и байпасным клапаном. Эти многоклапанные устройства называются станциями управления.

Теги: #Piping_Engineering #Piping_Layout # Instrumentation #Control_Valve #Control_Station

Фланцевые регулирующие клапаны

Блокирующие и байпасные клапаны используются, чтобы система могла продолжать работать во время технического обслуживания регулирующего клапана.

Регулирующие клапаны с резьбой

В наиболее распространенной конфигурации регулирующих клапанов запорные клапаны расположены в вертикальной части узла, а регулирующий и байпасный клапан — в горизонтальной части.

Шаровой клапан можно использовать для ручного регулирования расхода в линии, когда регулирующий клапан не работает.

Базовая компоновка пульта управления

Компоновка угловых регулирующих клапанов

Компоновка (а) и (с) подходит для жидкостей без отложений в трубопроводах, несущих отложения.Установите байпасный клапан на самый высокий уровень, чем регулирующий клапан, чтобы снизить риск засорения байпасной линии.

Управляющие станции для пара

Для других устройств (например, для парорегулирующей клапанной станции) входной блочный клапан также расположен в горизонтальном участке трубопровода для обеспечения адекватного удаления конденсата.

Станция для турбин и других потребителей пара.

Станция непрерывного действия, подходящая для любых условий, включая заморозку.

Станция для кратковременного использования, подходящая для использования на открытом воздухе в условиях холодного климата.

Низкие трапы и опоры на цапфах также поставляются на станциях регулирующих клапанов.

Станции для жидкостей, вредных для персонала

Расположение постов управления

1. Станции регулирующих клапанов предпочтительно располагать на уровне для встроенного блока и на основных рабочих уровнях для вертикальных устройств.
2. Нет необходимости размещать станции регулирующих клапанов таким образом, чтобы количество пневматических или электрических соединений было сведено к минимуму; однако обычно регулирующий клапан расположен в той же области, что и его источник управления — например, для облегчения соединения между контроллером уровня в резервуаре и связанным с ним регулирующим клапаном.
3. Основными соображениями, однако, являются стоимость и доступность более дорогих систем трубопроводов.
4. Станции регулирующих клапанов расположены в пределах технологических участков для простоты эксплуатации и технического обслуживания, предпочтительно по обе стороны от проходов, рядом с оборудованием и несущими колоннами.
5. При размещении регулирующих клапанов с позиционерами клапана проектировщик компоновки установки должен обеспечить достаточный зазор между колоннами конструкции и резервуарами.
6. В случае невозможности открытия клапана требуется только один слив перед регулирующим клапаном.
7. В случае отказа клапана закрытия требуются два слива с обеих сторон регулирующего клапана.

Схема трубопроводов регулирующих клапанов

Регулирующие клапаны, запорные и байпасные клапаны должны соответствовать размеру PID. Регулирующие клапаны должны быть доступны с уровня или платформ, если иное не утверждено по технологическим или экономическим причинам для каждого отдельного элемента.

Регулирующие клапаны должны располагаться в зоне видимости приборов или индикаторов, показывающих переменные, которые они контролируют.Если иное не одобрено Владельцем, регулирующие клапаны должны располагаться достаточно высоко, чтобы можно было снимать шток клапана, но не выше 900 мм над уровнем земли или платформой.

Если в регулирующих клапанах происходит испарение, они должны быть размещены как можно ближе к месту назначения потока. Обводной трубопровод регулирующего клапана должен обеспечивать достаточный зазор для удаления регулирующего клапана из контура.

Все регулирующие клапаны должны быть оснащены запорными и байпасными клапанами, рассчитанными на то же расчетное давление, что и входной трубопровод.Байпасные клапаны должны быть рассчитаны на производительность, по крайней мере, равную производительности регулирующего клапана. Между фланцевыми регулирующими клапанами и запорными клапанами следует использовать фланцевые золотники. Длина катушек должна быть достаточной для снятия болтов и установки дренажных или вентиляционных соединений.

Дренажные клапаны 3/4 ″ должны быть предусмотрены на изолируемом золотнике перед регулирующими клапанами.

Все регулирующие клапаны в трубопроводах, приваренных муфтами, должны быть фланцевыми. Единственными устройствами, которые могут быть установлены на регулирующих клапанах, должны быть позиционеры клапана, усилители объема, реле блокировки и регуляторы давления.Эти устройства должны быть установлены таким образом, чтобы они были легко доступны для обслуживания. Эти устройства нельзя устанавливать, если вибрация может вызвать неисправность.

Поддержка станций управления

Группы станций управления и байпас, когда они расположены на уровне рядом с колоннами стойки или другими конструкциями, обычно поддерживаются с уровня земли, чтобы избежать дополнительных нагрузок, не предусмотренных во время проектирования конструкции. Группы весом менее 2500 Н могут поддерживаться балками конструкции.

Следует свести к минимуму использование пружинных опор на земле.