Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Секция язычковых клапанов Мота-10

Герметичные клапаны - это тип обратного клапана, который ограничивает поток жидкости в одном направлении, открывая и закрываясь под изменяющимся давлением на каждой стороне. Современные версии часто состоят из гибкого металла или композитных материалов ( стекловолокно или углеродное волокно ).

Приложения [ править ]

Традиционный [ править ]

Язычковые клапаны, как правило , с кожаным лоскутом покрывающего отверстия, являются одними из ранних форм автоматического регулирования расхода для жидкостей и газов . Тысячи лет они использовались в водяных насосах и сотни лет в мехах для высокотемпературных кузниц и музыкальных инструментов, таких как церковные органы и аккордеоны . В природе клапаны сердца работают примерно так же.

Насосы [ править ]

Герконовые клапаны используются в некоторых конструкциях поршневых компрессоров, а также в насосном элементе некоторых музыкальных инструментов, больших и малых.

Двухтактные двигатели [ править ]

Пара лопастей язычкового клапана Malossi из углеродного волокна

Герметичные клапаны обычно используются в высокопроизводительных версиях двухтактных двигателей, где они регулируют топливно-воздушную смесь, поступающую в цилиндр. Когда поршень поднимается в цилиндре, в картере под поршнем создается разрежение . Возникающий перепад давлений открывает клапан, и топливно-воздушная смесь течет в картер. По мере того, как поршень опускается, он повышает давление в картере, заставляя клапан закрыться, чтобы удержать смесь и создать в ней давление для ее передачи в камеру сгорания . [1] Шведская мотоциклетная компания Husqvarna.произвела двухтактный одноцилиндровый двигатель рабочим объемом 500 куб. см с регулируемым впуском с пластинчатым клапаном, одним из самых мощных в использовании этой конструкции. Герконовые клапаны в двухтактных двигателях размещены во впускных каналах, а также для управления впуском в пространство коленчатого вала.

В гоночных двигателях, особенно на картингах , предпочтение отдается композитным материалам , потому что жесткость лепестков можно легко регулировать, и они относительно безопасны при выходе из строя. Высокоскоростной удар сказывается на всех язычковых клапанах, при этом металлические клапаны страдают от усталости . Физическая инерция язычковых клапанов означает, что они не так точны в работе, как поворотные., двигатель с пластинчатым клапаном может работать лучше, чем двигатель с пластинчатым клапаном, в небольшом диапазоне оборотов, но двигатель с пластинчатым клапаном часто работает лучше в более широком диапазоне оборотов. Более сложные конструкции частично решают эту проблему, создавая многоступенчатые язычки с меньшими, более отзывчивыми язычками в более крупных, которые обеспечивают больший объем на более поздних этапах цикла. Тем не менее, современные технологии отдают предпочтение пластинчатым клапанам, почти исключая поворотные клапаны из-за их простоты, низкой стоимости реализации и меньшей массы вращения.

Роторные двигатели внутреннего сгорания Ванкеля [ править ]

Yanmar Diesel , японский производитель двигателей, был пионером в применении пластинчатых клапанов для регулирования потока во впускных каналах своих небольших двигателей Ванкеля, демонстрируя улучшение крутящего момента и производительности на низких оборотах и ​​при частичной нагрузке двигателя. Toyota обнаружила преимущества подачи свежего воздуха в выхлопное отверстие Wankel RCE, а также использовала язычковый клапан в прототипах, где они тестировали концепцию SCRE ( Stratified ChargeРоторный двигатель). Однако такое расположение впускных отверстий никогда не доходило до производственной линии для RCE автомобильного размера. По словам Дэвида В. Гарсайда, который разработал линейку мотоциклов Norton с приводом от Ванкеля, данные других производителей RCE показали, что герконовые клапаны действительно улучшают характеристики на низких оборотах и ​​при частичной нагрузке, но снижают выходную мощность двигателя на высоких оборотах. функция считается неудобной для двигателей мотоциклов.

Импульсные форсунки [ править ]

Герконовые клапаны используются в дешевом, но неэффективном импульсном реактивном двигателе , таком как тот, который используется в двигателе Argus As 014 в немецком V-1 (летающая бомба) . Клапаны в передней части цилиндрического двигателя открываются из-за низкого давления в камере сгорания, вызванного резонансом воздушного столба в двигателе, топливо впрыскивается в камеру сгорания и воспламеняется горячими газами сгорания предыдущего цикла. Как только заряд расширился и по большей части покинул двигатель, давление внутри снова упадет до значений ниже атмосферного, а язычковый клапан позволяет поступать свежему воздуху, и цикл повторяется. Некоторый набегающий воздух Давление из-за поступательного движения помогает продувке и заполнению камеры сгорания новым свежим воздухом, тем самым повышая мощность двигателя на более высоких оборотах.

Дизайн и моделирование [ править ]

Герметичные клапаны разработаны с учетом градиента давления и массового расхода . [2] Градиент давления используется для оценки подъема клапана в открытом состоянии; подъемная сила и общая геометрия компонента (с учетом также коэффициента потери давления) затем используются для расчета массового расхода. Для высокоскоростных приложений (компрессоры и двигатели) необходимо учитывать динамический отклик. Простой подход состоит в оценке первого собственного значения , которое сравнивается с частотой возбуждения. Конструкцию язычковых клапанов можно уточнить с помощью моделирования. Динамика лепестков [3]могут быть исследованы без учета связи между жидкостью и структурой: в этом случае эволюция структурной части моделируется с использованием моделей с сосредоточенными параметрами или моделей FEM, коэффициенты расхода при различных подъемах клапана оцениваются с помощью экспериментов или моделирования CFD. Для изучения всей системы необходима интегрированная модель взаимодействия жидкости и конструкции .

См. Также [ править ]

  • Обратный клапан
  • Геркон

Ссылки [ править ]

  1. ^ Институт механики мотоциклов, Полное руководство по механике мотоциклов , 1984, стр. 79-80, Prentice-Hall, Inc., ISBN  0-13-160549-6
  2. ^ Гордон П. Блэр, Базовая конструкция двухтактных двигателей , 1990, Society of Automotive Engineers Inc., ISBN 1-56091-008-9 
  3. ^ Р. Бодиль; ME Biancolini; Э. Моттола (2009). «Нелинейное моделирование динамики язычкового клапана». Международный журнал моделирования и тестирования автомобильных систем . 4 : 150–184.

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Ирвинг, ЧП (1967). Двухтактные силовые агрегаты . Лондон: Джордж Ньюнес.CS1 maint: ref = harv ( ссылка )