Баш-клапан — это клапан внутри поршневого двигателя , используемый для контроля поступления рабочей жидкости . [1] Это клапаны с прямым приводом, приводимые в действие за счет контакта между поршнем и наконечником клапана.
Преимущество клапанов Bash заключается в большой простоте изготовления и эксплуатации. Их недостатком является то, что время их открытия и закрытия контролируется относительно грубо по сравнению с другими типами клапанных механизмов .
Клапан обычно выполнен в виде круглого тарельчатого клапана с коническим седлом, вставленного в цилиндр снаружи. При приближении к верхней мертвой точке поршень ударяется о внутренний выступ , заставляя клапан открыться.
Клапаны Bash обычно удерживаются закрытыми под давлением жидкости в резервуаре позади них. Может быть предусмотрена легкая пружина, помогающая закрыть резервуар, когда резервуар пуст. По этой причине они используются в качестве впускных, а не выпускных клапанов. Выпускной клапан будет иметь давление в цилиндре и срабатывание поршня, которые будут действовать, чтобы открыть его, и ничто не закроет его.
Баш-клапаны не получили широкого применения в паровых машинах , хотя они известны. Большинство примеров были применены к той или иной форме прямоточного парового двигателя ; В отличие от более распространенных двигателей с золотниковыми и поршневыми клапанами с двунаправленными отверстиями, в однопоточных двигателях впускные отверстия расположены на концах цилиндров, а выпускные отверстия - ближе к центру.
Хотя время открытия ударного клапана фиксировано, контролируется неточно и всегда происходит вблизи верхней мертвой точки, это не является серьезным недостатком парового двигателя. Более важным требованием является возможность точно контролировать время закрытия клапана и регулировать его продолжительность для «привода» двигателя в зависимости от меняющейся нагрузки. В некоторых конструкциях прямоточных двигателей для этого используется комбинированный механический и электромагнитный клапан. Клапан открывается механически, затем удерживается электромагнитом . Для простого удержания клапана требуется меньше электроэнергии, чем для его открытия. Патент на такой двигатель был выдан Стертеванту в 1968 году. [2]
Та же идея недавно была возрождена в качестве основной особенности усовершенствованного парового двигателя Uniflow. В этом двигателе второй клапан также используется для выхлопа в более поздней части цикла, хотя он захлопывается, а не открывается.
Клапаны также использовались для специального преобразования обычных бензиновых небольших двигателей , таких как газонокосилки , в паровые двигатели для любителей. Монтажное отверстие оригинальной свечи зажигания бензинового двигателя используется в качестве места для нового ударного клапана с поршневым приводом вместе с оригинальным выпускным клапаном. Производительность и эффективность не являются обязательными требованиями для таких проектов. [1]
.jpg/1280px-Arc_valve_tappet_rock_drill,_section_(Rankin_Kennedy,_Modern_Engines,_Vol_VI).jpg)
.jpg/1280px-Arc_valve,_tappet_and_valve_chest_(Rankin_Kennedy,_Modern_Engines,_Vol_VI).jpg)
Одним из успешных применений запорных 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 зависит от расширения пара во время хода поршня, что зависит от точного выбора фаз газораспределения и раннего закрытия клапана. Во время фазы расширения пара он расширяется не просто изотермически , а адиабатически , причем большая часть энергии передается в виде тепла, а не давления.
Пневматический двигатель термодинамически проще. Он использует простое изотермическое расширение. [примечание 2] Это означает, что расширение менее важно, фазы газораспределения, таким образом, длиннее и менее важны, поэтому простого клапана может быть достаточно.
Чтобы обеспечить длительное время открытия, ударный клапан обычно включает в себя какой-либо толкатель . Вместо клапана, который удерживается открытым непосредственно поршнем, клапан становится двустороннего 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 под действием поршня.
При возвратно-поступательном движении, например, в перфораторе , клапан может приводиться в действие либо за счет инерции рамы, либо за счет движения рабочего поршня. Когда поршень совершает удары вперед и назад, он ударяется о небольшой толкатель, который, в свою очередь, перемещает воздушный клапан и таким образом меняет направление потока воздуха к поршню. [3] Одна из его форм, дуговой толкатель клапана, была важной особенностью перфоратора Ingersoll , первого успешного перфоратора на сжатом воздухе, предназначенного для использования в горнодобывающей промышленности и прокладке туннелей. [3] При этом использовался клапан, который вращался по небольшой дуге, а не скользил. Клапан был двойного действия, контролировавший подачу воздуха как на рабочий, так и на обратный ход. Новшеством, которое сделало этот клапан таким надежным и, следовательно, успешным, был отдельный толкатель, который приводился в действие поршнем в середине хода, а не подвергался резкому прямому удару поршня. Приведение в действие в середине хода также открыло проходы клапанов раньше, до верхней мертвой точки, впуская воздух, что обеспечивало амортизирующий эффект. Это еще больше улучшило действие дрели, обеспечив мощный удар по рабочему поршню и буровой штанге, но с меньшим повреждением корпуса дрели. [3]
Баш-клапаны в таких двигателях не используются. Пиковое давление в цилиндре двигателя с циклом Отто слишком велико, чтобы такой клапан мог оставаться на своем седле.
Клапаны Bash также используются в «однократной» ситуации, когда клапан открывается один раз, а затем остается открытым до тех пор, пока не выйдет содержимое сосуда под давлением . Такие клапаны используются в некоторых огнетушителях и пневматических винтовках с предварительным заряжением .
Эти клапаны устроены таким образом, что после подъема с седла давление под клапаном становится достаточным, чтобы удерживать клапан в поднятом положении, и поэтому он остается открытым до тех пор, пока резервуар под давлением не опустеет. Затем клапан закрывается легкой пружиной.