Поворотный клапан представляет собой тип клапана , в котором вращение прохода или проходов в поперечной пробке регулирует поток жидкости или газа через присоединенные трубы. Обычный запорный кран - это простейшая форма поворотного клапана. Поворотные клапаны нашли применение во многих областях, в том числе:
- Изменение высоты звука духовых инструментов .
- Управление паровыми и выхлопными отверстиями паровых двигателей , в первую очередь парового двигателя Corliss .
- Периодически меняя направление потока воздуха и топлива через мартеновскую печь .
- Загрузка образца на хроматографические колонки .
- Некоторые типы двухтактных и четырехтактных двигателей .
- Большинство гидрораспределителей рулевого управления с гидроусилителем.
Использование в духовых инструментах [ править ]
В контексте медных духовых инструментов поворотные клапаны встречаются на валторнах , трубах , тромбонах , флюгельгорнах и тубах . Многие европейские трубачи предпочитают поворотные клапаны. [ необходима цитата ]
Клапаны с F-образным соединением Trombone обычно бывают поворотными, с несколькими вариантами базовой конструкции, которые также используются, например, осевой клапан Thayer и клапан Hagmann .
Джозефу Ридлю приписывают первое использование поворотных клапанов на медных инструментах в 1832 году.
Использование в промышленности [ править ]
В промышленности поворотный клапан используется для регулирования потока продукта, как правило, для снижения скорости потока до уровня, более подходящего для выполняемого процесса. Типичное применение - загрузка взвешенного бункера или мельница, которая может быть забита продуктом.
В процессе обмена материала клапан часто используется в качестве измерительного или дозирующего устройства.
Поворотный клапан в фармацевтической, химической и пищевой промышленности используется для дозирования и подачи твердых сыпучих продуктов в производственных процессах.
Поворотный клапан воздушного шлюза часто используется для ввода или извлечения материала из двух камер с разным уровнем давления.
Использование в конструкции двигателя [ править ]
Четырехтактные двигатели [ править ]
Двигатель внутреннего сгорания с поворотным клапаном обладает рядом существенных преимуществ по сравнению с обычными узлами, включая значительно более высокую степень сжатия и число оборотов в минуту, что означает большую мощность, гораздо более компактную и легкую головку блока цилиндров, а также меньшую сложность, что означает более высокую надежность и более низкую стоимость. Поскольку впуск и выпуск обычно совмещены, особое внимание следует уделить охлаждению клапана, чтобы избежать детонации двигателя .
Поворотные клапаны использовались в нескольких различных конструкциях двигателей. В Великобритании компания National Engine Company Ltd. рекламировала свой двигатель с поворотным клапаном для использования в первых самолетах, в то время как тарельчатые клапаны были склонны к отказу из-за заедания или сгорания. [1]
С 1930-х годов Фрэнк Аспин разработал конструкцию с поворотным клапаном, который вращался на той же оси, что и отверстие цилиндра, но с ограниченным успехом. [2]
Американская компания Coates International Ltd разработала сферический поворотный клапан для двигателей внутреннего сгорания, который заменяет систему тарельчатого клапана . Эта особая конструкция является четырехтактной, с поворотными клапанами, приводимыми в действие верхними валами вместо верхних распределительных валов (т. Е. На одной линии с рядом цилиндров). Первая продажа такого двигателя была частью двигателя-генератора, работающего на природном газе . [3]
Поворотные клапаны потенциально очень подходят для двигателей с высокими оборотами, таких как те, которые используются в гоночных спортивных автомобилях и гоночных автомобилях F1 , на которых традиционные тарельчатые клапаны с пружинами могут выйти из строя из-за смещения клапана и резонанса пружины, а также там, где шестерня десмодромного клапана слишком тяжелая, большие по размеру и слишком сложные для времени и правильного дизайна. Поворотные клапаны могут позволить сделать головку блока цилиндров более компактной и легкой. Они вращаются с половинной частотой вращения двигателя и лишены сил инерции поршневых клапанных механизмов. Это позволяет использовать более высокие обороты двигателя, предлагая примерно на 10% больше мощности. MGN W12 1980-х годовДвигатель F1 использовал поворотные клапаны, но никогда не участвовал в гонках. В период с 2002 по 2004 год австралийские разработчики Bishop Innovation и Mercedes-Ilmor тестировали поворотные клапаны для двигателя F1 V10. [4]
Патент компании Bishop Innovations на двигатель с поворотным клапаном был выкуплен компанией BRV Pty Ltd, принадлежащей Тони Уоллису, одному из первоначальных разработчиков клапанов. BRV сконструировал несколько функциональных двигателей, использующих технологию поворотных клапанов, например, Honda CRF 450, который имел больший крутящий момент как на низких (увеличение на 17%), так и на высоких (увеличение на 9%) оборотах двигателя, а также производил большую тормозную мощность примерно до На 30% больше при рабочих оборотах двигателя. [4] Двигатель также был значительно меньше и легче, так как головка блока цилиндров была не такой большой.
Компания в Великобритании под названием Roton Engine Developments добилась определенного прогресса в 2005 году с 2-мя роторами (один для впуска и один для выпуска) на одноцилиндровом мотоцикле Husaberg. Они зарегистрировали патенты и запустили образец в 2006 году, но были поддержаны MG Rover, который впоследствии обанкротился, оставив Roton без достаточных средств для продолжения работы. Спустя несколько лет эти конструкции появились в Австралии в компании Engine Developments Australia Pty Ltd. В 2013 году была произведена отливка прототипа на параллельном сдвоенном агрегате Kawasaki Ninja 300. Этот агрегат все еще находится в стадии разработки на момент написания, но он важен, так как он может работать с гораздо более высокими степенями сжатия, чем даже другие двигатели с поворотным клапаном, благодаря значительному, но нераскрытому новому методу охлаждения камеры сгорания и способности исключить полностью дроссель,что делает его значительно более экономичным при более низких оборотах двигателя, поэтому он заявлен.
Зарекомендовавший себя полностью успешный автомобильный роторно-клапанный двигатель был построен покойным Ральфом Огденом Уотсоном из Окленда, Новая Зеландия, в 1989 году. Автомобиль без проблем проехал много миль с той даты и до сих пор используется [5] . Успех был достигнут в результате академического подхода Уотсона к проблеме уплотнения, его изучения предыдущих разработок и его особого сочетания знаний материалов, навыков обработки, опыта работы с двигателями, настойчивости и реалистичных ожиданий. Никаких новых или только недавно доступных материалов не использовалось. Полная информация о разработке автомобиля и двигателя содержится в книге «Специальный инженер Ральфа Уотсона», впервые опубликованной в 2004 году, ISBN O-476-01371-2 и доступной бесплатно и легко доступной для поиска в Интернете с 2020 года. в настоящее время принадлежит Рэю Фернеру.
Двухтактные двигатели [ править ]
Поворотный клапан в форме плоского диска, также известный как дисковый клапан, широко используется в двухтактных двигателях мотоциклов, где устройство помогает предотвратить обратный поток обратно во впускной канал во время такта сжатия. [6]
Австрийский производитель двигателей Rotax использовал ротационные впускные клапаны в своем ныне снятом с производства двухтактном двигателе Rotax 532 мощностью 64 л.с. (48 кВт) и продолжает использовать роторные впускные клапаны в преемнике модели 532, производимой в настоящее время мощностью 64 л.с. (48 кВт). ) Ротакс 582 . [7] [8]
Использование в производственных движках [ править ]
Британская компания RCV Engines Ltd использует технологию вращающейся гильзы цилиндра в качестве специальной формы поворотного клапана в некоторых своих четырехтактных моделях двигателей и моделях небольших двигателей. [9] [10] RCV также использует горизонтальные и вертикальные поворотные клапаны в четырехтактных двигателях в своем текущем диапазоне двигателей. [11]
Компания RCV разработала двигатель с вращающейся гильзой цилиндра объемом 125 куб. См, включающий вращающийся клапан в гильзе цилиндра, для скутеров. [12] Тайваньские скутеры PGO Scooters работали с RCV над разработкой двигателя для своих приложений. [13]
Сузуки RG500 «Гамма» была оснащена двухтактным, поворотным клапаном, двойным кривошипом, квадрат четыре двигателя вытесняющих 498 кубических сантиметров. Выходная мощность составляла 93,7 лошадиных силы (69,9 кВт) при 9500 оборотах в минуту.
Использование в хроматографии [ править ]
Поворотные клапаны используются для загрузки образцов в колонки, используемые для жидкостной или газовой хроматографии. Клапаны, используемые в этих методах, обычно являются 6-ходовыми 2-позиционными поворотными клапанами.
См. Также [ править ]
- Воздушный шлюз
- Автомобили Itala
- Поршневой клапан
- Тарельчатый клапан
- Роторный питатель
- Слайд клапан
Ссылки [ править ]
- ↑ Flight magazine, апрель 1911 г.
- ^ Aspin Rotary клапанный двигатель Достигано 18 октября 2010
- ↑ Coates International, доступ 3 марта 2011 г.
- ^ a b Уоллис, Тони (2007). "Епископский поворотный клапан" (PDF) (Специальная редакция). Журнал AutoTechnology . Проверено 26 декабря 2011 .
- ^ Участники фестиваля Leadfoot Festival
- ^ Бесплатная информация о двигателе, доступ 18 октября 2010 г.
- ^ BRP-Rotax GmbH & Co. KG (2006). "РУКОВОДСТВО ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ ДВИГАТЕЛЕЙ ТИПОВ 447, 503 И 582" (PDF) . Проверено 4 января 2011 года .
- ^ Raisner, Уильям: LEAF catlog , страницы 6-105. Профили Leading Edge, 1995.
- ^ RCV. "RCV Engines Ltd - Великобритания (Индия - AutoExpo 2004)" (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 12 ноября 2011 года . Проверено 3 января 2012 .
- ^ Кейт Лоз. «4-тактный двигатель с вращающимся цилиндром и клапаном (документ SAE 2002-32-1828)» (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 12 ноября 2011 года . Проверено 3 января 2012 .
- ^ "rcv_engines_ltd" . Rcvengines.com . Проверено 18 апреля 2014 .
- ^ «Разработка двигателя» . RCV Двигатели . Проверено 18 апреля 2014 .
- ^ Джереми Корзеневски RSS-канал Google+. «ПГО на мотороллере с поворотным клапаном» . Green.autoblog.com . Проверено 18 апреля 2014 .
