Ударный клапан

Для проверки этой статьи нужны дополнительные цитаты . Помогите улучшить эту статью , добавив ссылки на надежные источники . Материалы без источников могут быть оспорены и удалены. Найти источники:  "Bash valve" – новости  · газеты  · книги  · ученый  · JSTOR ( март 2019 г. ) ( Узнайте, как и когда удалять это сообщение )

Ударный клапан — это клапан в поршневом двигателе , используемый для управления подачей рабочей жидкости . ^[1] Это клапаны прямого действия, работающие при контакте между поршнем и наконечником клапана.

Клапаны Bash имеют преимущество в большой простоте изготовления и эксплуатации. Их недостатки в том, что время их открытия и закрытия относительно грубо контролируется по сравнению с другими типами клапанных механизмов .

Клапан обычно выполнен в виде круглого тарельчатого клапана с коническим седлом, вставленным в цилиндр снаружи. Выступ на внутренней стороне ударяется поршнем, когда он приближается к верхней мертвой точке , заставляя клапан открыться.

Клапаны Bash обычно удерживаются закрытыми под действием давления жидкости в резервуаре позади них. Может быть легкая пружина, помогающая закрываться, когда резервуар пуст. По этой причине они используются как впускные клапаны, а не как выпускные. Выпускной клапан Bash будет иметь давление цилиндра и приведение в действие поршня, действующие на его открытие, и ничто не будет его закрывать.

Клапаны Bash не получили широкого распространения в паровых двигателях , хотя они известны. Большинство примеров были применены к некоторым формам прямоточных паровых двигателей ; в отличие от более распространенных двигателей с золотниковыми и поршневыми клапанами с их портами двунаправленного потока, прямоточные двигатели используют впускные порты на концах цилиндра и выпускные порты около центра.

Хотя время открытия ударного клапана фиксировано, неточно контролируется и всегда происходит вблизи верхней мертвой точки, это не является серьезным недостатком для парового двигателя. Более важным требованием является возможность точного управления временем закрытия клапана, а также возможность регулировки его продолжительности для «привода» двигателя в соответствии с изменяющейся нагрузкой. Некоторые конструкции прямоточного двигателя использовали для этого комбинированный механический и электромагнитный клапан. Клапан открывается механически, затем удерживается электромагнитом . Это требует меньше электроэнергии для простого удержания клапана, чем для его открытия. Патент на такой двигатель был выдан Стертеванту в 1968 году. ^[2]

Та же идея недавно возродилась как главная особенность усовершенствованного парового двигателя с односторонним потоком. В этом двигателе второй клапан также используется для выпуска в более поздней части цикла, хотя этот клапан захлопывается, а не открывается.

Клапаны Bash также использовались для специального преобразования обычных бензиновых двигателей малого объема , таких как газонокосилки , в любительские паровые двигатели. Оригинальное отверстие для крепления свечи зажигания бензинового двигателя используется в качестве места для нового поршневого клапана Bash вместе с оригинальным выпускным клапаном. Производительность и эффективность не являются необходимостью для таких проектов. ^[1]

Одним из успешных применений ударных клапанов были пневматические двигатели . Благодаря характеристикам пневматической энергии сжатого воздуха , их простота ценна, а их неэффективность с другими жидкостями менее важна.

Сжатый воздух подается в двигатель холодным. ^{[примечание 1]} Энергия представлена ​​исключительно давлением воздуха, а не, в отличие от пара, комбинацией давления и температуры. Эффективная работа парового двигателя основана на расширении пара во время хода поршня, которое зависит от точной синхронизации клапанов и раннего закрытия клапана. Во время фазы расширения пара он не расширяется простым изотермическим способом, а делает это адиабатически , большая часть энергии подается в виде тепла, а не давления.

Двигатель сжатого воздуха термодинамически проще. Он использует простое изотермическое расширение. ^{[примечание 2]} Это означает, что расширение менее важно, фазы газораспределения, таким образом, длиннее и менее критичны, поэтому простой клапан может быть достаточным.

Чтобы обеспечить длительное время открытия, ударный клапан обычно включает в себя некоторую форму механизма толкателя . Вместо клапана, который удерживается открытым непосредственно поршнем, клапан становится двухстороннего действия и открывается ударом поршня на одном конце хода и закрывается дальнейшим ударом на другом конце хода. Толкатель и клапан обычно разделены, что позволяет клапану оставаться в четко определенном полностью открытом положении на протяжении всего хода, однако толкатель подпрыгивает вокруг поршня.

Когда производится возвратно-поступательное действие, например, для буровой установки , клапан может приводиться в действие либо инерцией рамы, либо движением рабочего поршня. Когда поршень стучит вперед и назад, он ударяет по небольшому толкателю, который, в свою очередь, перемещает воздушный клапан и, таким образом, изменяет направление потока воздуха к поршню. ^[3] Одна из форм этого, клапан с дуговым толкателем, была важной особенностью буровой установки Ingersoll , первой успешной буровой установки со сжатым воздухом для использования в горнодобывающей промышленности и туннелировании. ^[3] В ней использовался клапан, который вращался по небольшой дуге, а не скользил. Клапан был двойного действия, контролируя подачу воздуха как для рабочего, так и для обратного хода. Инновацией, которая сделала этот клапан таким надежным, а значит и успешным, был отдельный толкатель, который приводился в действие поршнем при прохождении в середине хода, а не забивался резким прямым ударом поршня. Приведение в действие в середине хода также открывало проходы клапана раньше, до верхней мертвой точки, впуская воздух, который обеспечивал эффект амортизации. Это еще больше улучшило действие дрели, обеспечив мощный удар по рабочему поршню и буровому стержню, но с меньшим разрушительным воздействием на раму дрели. ^[3]

Клапаны Bash не используются в таких двигателях. Пиковые давления в цилиндрах двигателя с циклом Отто слишком высоки, чтобы такой клапан оставался на своем седле.

Клапаны Bash также используются в ситуации «одиночного выстрела», когда клапан открывается один раз и остается открытым до тех пор, пока содержимое сосуда под давлением не будет выпущено. Такие клапаны используются в некоторых огнетушителях и предварительно заряженных пневматических винтовках .

Эти клапаны устроены так, что после подъема с седла давление под клапаном становится достаточным, чтобы удерживать клапан поднятым, и он остается открытым до тех пор, пока резервуар давления не опустеет. Затем клапан закрывается легкой пружиной.

• Клапанный механизм