Пластинчатый клапан

Для проверки этой статьи нужны дополнительные цитаты . Помогите улучшить эту статью , добавив ссылки на надежные источники . Неподтвержденный материал может быть оспорен и удален. Найти источники:  "Reed valve" – новости  · газеты  · книги  · ученый  · JSTOR ( октябрь 2014 г. ) ( Узнайте, как и когда удалять это сообщение )

Пластинчатые клапаны — это тип обратного клапана , который ограничивает поток жидкости в одном направлении, открываясь и закрываясь при изменении давления на каждой стороне. Современные версии часто состоят из гибкого металла или композитных материалов ( стекловолокно или углеродное волокно ).

Язычковые клапаны, обычно кожаная заслонка , закрывающая отверстие, являются одной из самых ранних форм автоматического управления потоком жидкостей и газов . Они использовались в течение тысяч лет в водяных насосах и в течение сотен лет в мехах для высокотемпературных кузниц и музыкальных инструментов, таких как церковные органы и аккордеоны . В природе сердечные клапаны работают примерно таким же образом.

Пластинчатые клапаны используются в некоторых конструкциях поршневых компрессоров, а также в насосных элементах некоторых музыкальных инструментов, больших и малых.

Пластинчатые клапаны обычно используются в высокопроизводительных версиях двухтактных двигателей , где они контролируют подачу топливно-воздушной смеси в цилиндр. Когда поршень поднимается в цилиндре, в картере под поршнем создается вакуум. Возникающая разность давлений открывает клапан, и топливно-воздушная смесь поступает в картер. Когда поршень опускается, он повышает давление в картере, заставляя клапан закрываться, чтобы удерживать смесь и повышать ее давление для ее окончательной передачи в камеру сгорания . ^[1] Шведская мотоциклетная компания Husqvarna выпустила двухтактный одноцилиндровый двигатель объемом 500 куб. см с впускным клапаном, управляемым пластинчатым клапаном, один из самых больших в использовании этой компоновки. Пластинчатые клапаны в двухтактных двигателях были размещены во впускных отверстиях, а также для управления впуском в пространство коленчатого вала.

Композитные материалы предпочтительны в гоночных двигателях, особенно в картинге , потому что жесткость лепестков можно легко настроить, и они относительно безопасны при выходе из строя. Высокоскоростной удар сказывается на всех пластинчатых клапанах, при этом металлические клапаны страдают от усталости . Физическая инерция пластинчатых клапанов означает, что они не так точны в действии, как поворотные клапаны , поворотный клапанный двигатель может работать лучше, чем пластинчатый клапанный двигатель в небольшом диапазоне оборотов, но пластинчатый клапанный двигатель часто работает лучше в более широком диапазоне оборотов. Более сложные конструкции частично решают эту проблему, создавая многоступенчатые пластинчатые клапаны с меньшими, более отзывчивыми пластинчатыми клапанами внутри более крупных, которые обеспечивают больший объем на поздней стадии цикла. Тем не менее, современная технология отдает предпочтение пластинчатым клапанам почти до исключения поворотных клапанов из-за их простоты и низких затрат на реализацию и меньшей вращательной массы.

Yanmar Diesel , японский производитель двигателей, был пионером во внедрении пластинчатых клапанов для управления потоком на впускных отверстиях своих небольших двигателей Ванкеля , показывая улучшение крутящего момента и производительности на низких оборотах и ​​при частичной нагрузке двигателя. Toyota обнаружила преимущества впрыска свежего воздуха в выпускное отверстие RCE Ванкеля, а также использовала пластинчатый клапан в прототипах, где они тестировали концепцию SCRE ( роторный двигатель со стратифицированным зарядом ). Однако такой тип расположения впускного отверстия так и не попал на производственную линию для RCE автомобильного размера. По словам Дэвида В. Гарсайда, который разработал линейку мотоциклов с двигателем Ванкеля Norton, данные других производителей RCE указали на то, что пластинчатые клапаны действительно улучшают производительность на низких оборотах и ​​при частичной нагрузке, но снижают выходную мощность двигателя на высоких скоростях, что считается неудобной для двигателей мотоциклов.

Пластинчатые клапаны используются в дешевом, но неэффективном импульсном воздушно-реактивном двигателе , таком как тот, который используется в двигателе Argus As 014 в немецком V-1 (летающем снаряде) . Клапаны в передней части цилиндрического двигателя открываются низким давлением в камере сгорания, вызванным резонансом воздушного столба в двигателе, топливо впрыскивается в камеру сгорания и воспламеняется горячими газами сгорания предыдущего цикла. После того, как заряд расширился и в основном покинул двигатель, давление внутри снова падает до значений ниже атмосферного, и пластинчатый клапан позволяет свежему воздуху войти, и цикл повторяется. Некоторое давление набегающего воздуха из-за поступательного движения помогает продувке и заполнению камеры сгорания новым, свежим воздушным зарядом, тем самым повышая мощность двигателя на более высоких скоростях.

Пластинчатые клапаны проектируются с учетом градиента давления и массового расхода . ^[2] Градиент давления используется для оценки подъема клапана в открытом состоянии; затем подъем и общая геометрия компонента (с учетом также коэффициента потери давления) используются для расчета массового расхода. Для высокоскоростных приложений (компрессоры и двигатели) необходимо учитывать динамический отклик. Простой подход заключается в оценке первого собственного значения , которое сравнивается с частотой возбуждения. Конструкция пластинчатых клапанов может быть уточнена с помощью моделирования. Динамику лепестков ^[3] можно изучать, пренебрегая связью 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. Изучение всей системы требует интегрированной модели взаимодействия жидкости и структуры .

• Обратный клапан
• Герконовый переключатель

• Ирвинг, П.Е. (1967). Двухтактные силовые агрегаты . Лондон: Джордж Ньюнес.