Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_2202
.pdf
быстрого закрывания клапанов. Для управления выпускными клапанами двигателя, которые предпочтительно
имеют тарельчатый тип, устанавливается соответствующий односторонний насос, передающий импульсы
давления масла на поршень, воздействующий на вал клапана. Поршень приводится в действие для открытия
клапана, преодолевая действие пружины, которая, в свою очередь, закрывает клапан, когда давление масла
на поршень, возникающее из-за отступления кулачка управления насосом, позволяет это сделать; если
кулачок не был полностью возвращен в исходное положение из-за утечки масла, он завершает обратный ход
плунжера насоса. Альтернативные варианты реализации изобретения включают в одном из вариантов
постоянно приводимый в действие насос или плунжер, повышающий давление масла в системе, соединенный
со средствами управления клапаном в достаточной степени для открытия клапана, и средства, управляемые
регулятором, для снижения или сброса давления в системе с целью закрытия клапана в желаемой точке
отключения.
В другом варианте предусмотрен постоянно или регулярно срабатывающий клапан, который подает масло
под давлением из аккумулятора в трубопровод, ведущий к механизму открытия клапана, а также другой
клапан, управляемый регулятором, который сбрасывает давление в трубопроводе при закрытии клапана. Во
всех случаях поршень или плунжер, создающий изменение рабочего давления клапана, приводится в
действие кулачком или через него. движение» и стационарная остановка в каждой крайней точке. В
изобретение включены различные другие детали, имеющие отношение к практическому применению
изобретения, такие как, например, усовершенствованный способ поддержания необходимого уровня подачи
масла в системе, которые описаны далее. Кратко изложив цель и суть изобретения, мы теперь подробно
опишем его с помощью прилагаемых чертежей, на которых: - Фиг. 1 представляет собой боковой разрез
одного из вариантов или воплощений средств для создания импульсов давления масла для управления
впускным клапаном или клапанами, а также средств для поддержания подачи масла в систему и средств для
направления или отвода импульса давления к конкретному клапану; показаны также средства для создания
импульсов для других задач, описанных ниже; Фиг. 2 показывает средства, с помощью которых импульсы
давления масла передаются на шпиндель впускного клапана для управления указанным клапаном; Фиг. 3
показывает способ, с помощью которого в случае несбалансированного впускного клапана клапан может быть
приведен в равновесие для облегчения открытия; средства, с помощью которых давление масла в системе
может быть временно увеличено в момент приближения клапана к седлу; и средства, с помощью которых
импульсы давления масла предназначены для приведения в действие выпускного клапана; На рис. 4 показана
конструкция уравнительного клапана, положение которого указано на рис.
3 На рис. 5 показаны средства, позволяющие выравнивать отсечку в случаях, когда одно импульсное
устройство используется для попеременного обслуживания двух впускных клапанов; а также показана деталь,
упомянутая ниже; рис. На рисунке G показана альтернативная конструкция, которая может использоваться в
дополнение к средствам, показанным на рис. 3, или вместо них, для обеспечения бесшумной установки
несбалансированного клапана; рис. На рисунке 6А показан вид сверху на нижнюю сторону амортизирующего
элемента, изображенного на рис. 6 ; . модификация части конструкции, показанной на рис. 1; на рис. 8
показана модифицированная форма подъемного механизма клапана для несбалансированного впускного
клапана; на рис. 9 показано устройство, генерирующее импульсы, пригодное для использования в соединении
с подъемным механизмом, показанным на рис. 8. части механизма, показанного на рис. 9. Катаракта для
смягчения падения несбалансированного клапана; на рис. 12 показано устройство для подъема и смягчения
или буферизации клапана, в основном сочетающее в себе устройства, показанные на рис. 8 и 11. На рис. 13
показана еще одна модификация части механизма, изображенного на рис. 9; на рис. 14 показана еще одна
модифицированная форма средства генерации импульса, предназначенного для управления двумя
впускными клапанами цилиндра парового двигателя; рис. 14а — деталь, показывающая другой вид части рис.
14; на рис. 15 показана модифицированная форма масляного буфера или катеракта для смягчения падения
несбалансированного клапана; и рис.
На фиг. 17 показана еще одна модифицированная конструкция, которая будет описана позже; на фиг. 17
показана конструкция, в которой постоянно работающий плунжер вызывает повышение давления в масляной
системе, соединенной со средствами открытия клапана, для осуществления открытия клапана, а кулачок,
управляемый регулятором, сбрасывает давление в системе в желаемой точке срабатывания, чтобы
разрешить или осуществить закрытие клапана; данная конструкция может быть модифицирована, как будет
описано далее; на фиг. 18 показана конструкция, в которой масло под давлением подается из аккумулятора
через постоянно работающий клапан в трубопровод, ведущий к средствам открытия клапана, в то время как
другой клапан, работающий с переменным режимом под управлением регулятора, сбрасывает давление в
трубопроводе, чтобы разрешить или осуществить закрытие; и на фиг. 19 показана деталь, упомянутая далее.
Обращаясь сначала к рис. 1, контейнер 1 соединен через проход 2 с трубопроводом 3, ведущим к источнику
масла под соответствующим давлением. — Поршень или плунжер 4, скользяще закрепленный и плотно
прилегающий к направляющей 5, прижимается вниз пружиной 6 и опирается своим нижним концом на штифт
4a, который, в свою очередь, опирается на свободный конец рычага 7, шарнирно закрепленного на центре 8.
Рычаг 7 несет кулачковую пластину 9, которая предназначена для контакта с направляющей 10,
установленной на рычаге 11, вращающемся вокруг неподвижного центра 12 и соединенном в точке 13 со
штоком 14 эксцентрика 14, установленного на эксцентрике 15, который установлен или закреплен на валу 15,
который, как будет упомянуто позже, может вращаться со скоростью, синхронной со скоростью маховика
двигателя, или со скоростью, вдвое превышающей эту скорость. Предусмотрены подходящие известные
средства, позволяющие вращать эксцентрик 14 вокруг неподвижного эксцентрика 15 с целью изменения его
эксцентриситета и, следовательно, увеличения хода, благодаря чему дуга колебаний рычага 11 и его
направляющей 10 может изменяться для изменения величины масляных импульсов и, следовательно, точки
прекращения подачи пара через впускной клапан. Конструкция такова, что минимальный ход эксцентрика
приведет к касательному контакту штока 10 с кулачком 9, однако без подъема штока или подъема его на
высоту, достаточную для создания импульса, необходимого для открытия впускного клапана, в то время как
ходы увеличенной длины до максимального будут обеспечивать пропорциональное перемещение поршня 4 и
необходимые периоды подачи пара.
Импульсы, создаваемые возвратно-поступательным поршнем 4, передаются через отверстия, такие как 16, к
каналам, таким как 16 и 18 на рис. 2, ведущим к соответствующим впускным клапанам, где они приводят в
действие механизм, показанный на рис. 2, для подъема клапанов. Каждый клапан имеет держатель 17,
имеющий входной канал 18, соединенный с трубопроводом 16. Подъемный поршень 19, работающий в
цилиндре внутри корпуса, опирается на опору 20, поддерживающую кольцо 21. С помощью болтов, например,
22, предпочтительно трех, кольцо 21 соединено с диском или направляющей пластиной 23, предназначенной
для скольжения в круглом отверстии 24 в нижней части несущего элемента и имеющей прикрепленный к нему
шпиндель 25 впускного клапана. На верхних концах болтов 22 опирается кольцо 26, которое, в свою очередь,
является элементом 27, на который воздействует пружина 28, заключенная между фланцем 29 на нижнем
конце указанного элемента и регулировочным кольцом 30, установленным установочными винтами 31,
проходящими через внутренний выступающий фланец на корпусе или крышке 32.
Следует понимать, что импульс, передаваемый маслу в системе поршнем 4, заставит поршень 19 подняться
и, через описанные соединения, поднять шпиндель 25 впускного клапана, преодолевая действие пружины 28,
которая правильно подобрана для того, чтобы вызвать опускание клапана и вытеснение масла из цилиндра
поршнем 19 по мере опускания кулачка 9, когда впускной патрубок 10 отходит от него. Пулеметы 4 и 19
расположены таким образом, чтобы плотно прилегать к рабочим каналам, и как сами пулеметы, так и их
каналы имеют такую длину, что любая утечка масла за пределы пулеметов будет очень незначительной.
Использование поршня, сконструированного описанным образом, позволяет избежать утечки масла только в
одной точке. Важно, чтобы масляная система была заполнена маслом в начале хода открытия, и для
устранения любых утечек, которые могут возникнуть после дождя или в любой другой части системы, рычаг
несет направляющую 33, которая, в то время как направляющая 10 не находится в контакте с кулачком 9,
упирается в одно плечо углового рычага 34, шарнирно закрепленного в точке 35, и качает этот рычаг.
Другая часть рычага входит в паз в плунжере или клапане 36, предназначенном для нормального закрытия за
счет действия пружины 37 отверстия 2 между контейнером и маслопроводом 3. Масло в трубопроводе 3
поддерживается под соответствующим давлением, значительно превышающим атмосферное, любым
подходящим известным способом, например, насосом, так что если при повороте рычага 34 и открытии
канала 2 произошло какое-либо уменьшение количества масла или давления в масляной системе из-за утечки
или по другой причине, масло будет поступать из источника под давлением, чтобы восполнить дефицит и
вернуть давление в системе к нормальному уровню. Использование подпиточного масла при давлении выше
атмосферного снижает опасность попадания воздуха в систему. Если давление масла в системе каким-либо
образом достигнет чрезмерного уровня, плунжер или клапан 36 будет принудительно открыт, при этом сила
пружины 37 соответствующим образом сконструирована, чтобы это допустить. Для предотвращения любого
бокового давления на плунжер или поршень 4, которое может привести к износу канала, в котором он
работает, и, как следствие, к утечке, предпочтительно устанавливать заглушку 4a между поршнем и рычагом
7.
Утечка масла за верхнюю часть поршня 19 приводит к его опусканию вниз по элементу 27 для смазки его
внутренней поверхности и накоплению в пространстве 17a, откуда оно может быть отведено через отверстие
17b. Описанная конструкция предназначена для одного конца цилиндра двигателя, то есть для одного
впускного клапана. Если эксцентриковый вал 15 совершает такое же количество оборотов, как и вал маховика
двигателя, и двигатель является двухсторонним, то для другого конца двигателя потребуется аналогичное
устройство. Каждый впускной клапан потребуется там, где диапазон требуемого отключения превышает от 0%
до примерно 50%. В случаях, когда имеется подходящий диапазон отсечки, для обоих впускных клапанов
может быть предусмотрено одно устройство генерации импульсов. Это требует, чтобы вал 15 вращался со
скоростью, вдвое превышающей скорость вращения коленчатого вала двигателя. Поочередно
перенаправляйте или направляйте масляный импульс к каждому клапану. Удобный способ достижения этой
цели заключается в том, чтобы снабдить отверстие 16 каждого трубопровода, 16, регулирующим клапаном,
например, 40 на рис. 1, обычно закрытым пружиной 41 и приспособленным для открытия кулачком 42 на валу
43, вращающемся с той же скоростью, что и коленчатый вал.
Кулачки соответствующих переключающих или регулирующих клапанов расположены диаметрально
противоположно на валу 43 таким образом, что при открытии одного переключающего клапана другой
закрывается. Как и в случае с поршнями 4 и 19, шпиндель 44 каждого переключающего клапана выполнен
таким образом, чтобы плотно скользить в направляющем отверстии достаточной длины, предотвращая утечку
масла. В тех случаях, когда используется описанная выше схема, желательно иметь средства для
выравнивания порогового значения. Это может быть достигнуто путем регулировки положения кулачка 9
относительно направляющей 10, например, путем установки конца рычага 7 на одном конце уравнительного
рычага 45 (см. рис. 5), вращающегося вокруг неподвижного центра 46, и имеющего другой рычаг,
функционально соединенный с соответствующим эксцентриком на валу 43 (см. рис. 14). На рис. 5 также
показаны средства, которые могут быть использованы для обеспечения минимального трения о пробку 4а.
Эти средства включают в себя промежуточное соединение между кулачковым рычагом 7 и заглушкой рычага
47, шарнирно закрепленного на неподвижном центре 48 и имеющего направляющую 49 для опоры на
поверхность кулачкового рычага.
Эти средства называются «для» только в тех случаях, когда боковое положение кулачка регулируется, как
было описано ранее. В случаях, когда управляемый паровой клапан имеет несбалансированное состояние, и
усилие, необходимое для его подъема, потребует большого давления масла или использования поршней или
плунжеров большого диаметра, описанные выше устройства в одном из вариантов дополняются
дополнительным устройством, предназначенным для подачи пара в цилиндр с целью приведения клапана в
равновесие и подготовки к открывающему движению кулачка 9. Средства для достижения этой цели показаны
на рис. 3 и 4. На этих рисунках -50 обозначает несбалансированный клапан, шток 25 которого соединен с
подъемным механизмом, описанным ранее со ссылкой на рис. 2. Отверстие 51, предназначенное для подачи
пара под клапан 50 под давлением котла из парового пространства 52, управляется клапанным элементом 53,
на который воздействует пружина 54, рассчитанная на преодоление давления котла на указанный элемент.
Камера 55, содержащая поршень 56, соединена с камерой 59 насоса, имеющего плунжер 57, приводимый в
действие кулачком 58 на валу 43.
Камера 59 снабжена всасывающим клапаном 60, который предназначен для подачи масла из источника под
давлением через отверстие 61 при открытии указанного клапана. Камера 59 также снабжена
соответствующим предохранительным клапаном 59. Движение поршня 56 под действием масляного импульса
от поршня 57 приводит в действие клапанный элемент 53 через пластину 65, соединители 66 и пластину 67.
Если предусмотрен описанный выше плунжер, приводимый в действие валом 43, вращающимся синхронно с
валом маховика, то для другого парового клапана потребуется аналогичный насос. Если насос 57 приводится
в действие от двухскоростного вала 15, как показано на рис. 7, то возникнет бесполезный или избыточный ход
давления. Поэтому мы предлагаем поворотный рычаг 62, приводимый в действие кулачком 63 на
односкоростном валу, и приспособленный для открытия клапана 60 в соответствующий момент времени,
чтобы предотвратить передачу импульса на поршень 56 в течение того такта работы двигателя, во время
которого впускной паровой клапан не требуется открывать. Вместо использования рычага, подобного 62,
действующего описанным выше образом и обеспечивающего отдельный насос для каждого впускного
клапана, можно использовать только один насос и предусмотреть соответствующие переключающие клапаны
для направления импульсов к соответствующим впускным клапанам.
Если паровой клапан сильно разбалансирован, может потребоваться регулирование его опускания, которое,
как правило, ускоряется из-за увлечения пара проволокой по мере опускания клапана и может привести к
ударам о седло. Этот контроль может осуществляться с помощью схемы, показанной на рис. 3. Цилиндр 68,
открытый с одной стороны в пространство под клапаном, а с другой — в паровое пространство 52, имеет
скользящий внутри поршень 69, на который воздействует пружина 70. Болты 71, 71 соединяют поршень 69 с
плунжером 72, работающим в отверстии 73, сообщающемся с каналом 74, который соединен с системой
подачи низкого давления через всасывающие обратные клапаны 75, а также имеет соединение, не
показанное на рисунке, с системой подачи масла под давлением посредством соответствующих обратных
клапанов. Принцип работы этого механизма следующий: пар высокого давления в паровом пространстве 52
удерживает поршень 69 в положении, показанном на рисунке, прижатым к поверхности 76 до тех пор, пока не
откроется уравнительный клапан 53. Когда давление на двух сторонах поршня 69 выравнивается или почти
выравнивается, большая площадь поверхности, противоположная уравнительному клапану, преодолевает
давление на противоположной стороне, и поршень перемещается вправо вдоль своего цилиндра.
Это движение приводит к тому, что поршень или плунжер 72 втягивает масло мимо всасывающих клапанов
75. Когда при опускании парового клапана происходит волочение проволоки, создающее тенденцию к
опусканию клапана за счет сжатия масла в системе до отхода направляющей 10 от кулачковой пластины 9,
падение давления пара на левой поверхности поршня 69 приводит к перемещению этого поршня обратно
влево. Таким образом, объем масла, всасываемого при движении плунжера 72 наружу, выталкивается мимо
указанного нагнетательного клапана в систему подачи масла под давлением и, следовательно,
противодействует тенденции клапана к слишком быстрому опусканию. Размер предусмотренной платы
зависит от объема вытягиваемого пара и от объемного содержимого трубопровода или системы, содержащей
напорное масло для подъема парового клапана. Конструкция будет предусматривать впрыскивание в систему
подъема клапана приблизительно такого количества масла, которое компенсирует кубическое сжатие,
вызванное волочением проволоки, и любую утечку масла, которая могла произойти при опускании парового
клапана, так что клапан закрывается приблизительно в момент, когда направляющая 10 разрывает
тангенциальный контакт с кулачковой пластиной 9.
Таким образом, закрытие клапана происходит без удара. Поршень 69 может иметь наклонный выступ 69,
который должен взаимодействовать с соответствующим выступом на поршне двигателя, так что если
поршень 69 еще не начал движение под действием перепада давления пара, как описано выше, ему будет
придан пусковой импульс. Пружина 70 будет регулируемой, чтобы можно было регулировать ход всасывания
плунжера 72 и, соответственно, количество впрыскиваемого топлива. Соединение камеры или канала 74 с
системой подачи масла предпочтительно будет включать запорный клапан (не показан), который должен быть
закрыт, когда двигатель стоит на месте, и открыт, когда он запущен. На фиг. 6 и 6А показаны средства,
которые могут использоваться вместо или в дополнение к уже описанным средствам для амортизации или
предотвращения слишком быстрого закрытия впускного клапана при его приближении к седлу. В соответствии
с данной конструкцией, ниже штока толкателя клапана 19 расположена деталь 85, имеющая отверстие 85, в
котором шток при опускании будет захватывать небольшое количество масла и тем самым замедлять
опускание клапана, которому таким образом облегчается или обеспечивается его бесшумное прилегание.
В нижней части элемента 85 установлен обратный клапан 85, предназначенный для управления каналом,
имеющим на своем нижнем конце соединение с рядом каналов 85, через которые масло может поступать в
канал 85 для передачи импульса на поршень, чтобы начать движение открытия клапана. Для управления
выпускными клапанами двигателя, которые предпочтительно имеют тарельчатый тип, каждый клапан 77
имеет пружину 77 (см. рис. 3), которая обычно удерживает клапан в закрытом положении, и поршень 78,
работающий в цилиндре 79, соединенном с насосом, подобным описанному ранее, для создания импульсов
давления масла, необходимых для управления уравнительным клапаном для несбалансированного парового
впускного клапана. Импульсы давления, передаваемые насосом поршню 78, откроют клапан, и пружина снова
его закроет. Как и в случае с механизмом открытия клапанов и механизмом уравнительного клапана, один
насос может обслуживать оба выпускных клапана при условии наличия соответствующих перепускных
клапанов для направления импульса к клапану, нуждающемуся в нем, или же могут быть предусмотрены
отдельные насосы для двух выпускных клапанов, и при управлении с помощью двухскоростного вала могут
быть предусмотрены средства, такие как рычаг 62, для открытия всасывающего клапана насоса и, таким
образом, нейтрализации импульса насоса путем возврата заряда насоса в систему подачи масла.
При работе насосов с односкоростным валом рычаг 62 не потребуется, поскольку в этом случае не будет
лишнего или ненужного хода. Для обеспечения бесшумной установки клапана задняя поверхность кулачка,
приводящего в действие насос, посредством которого импульсы давления передаются на плунжер 78, будет
иметь соответствующую форму, чтобы оставаться в контакте с рабочим колесом, несмотря на некоторое
сжатие масла и утечку. После этого кулачок перемещает поршень до конца его хода и забирает или
пропускает через нижний клапан масло, чтобы заполнить систему и подготовить ее к следующему ходу
открытия клапана. Аналогичное описанное выше устройство для управления выпускными клапанами может
также использоваться для управления впускными клапанами в тех случаях, когда нет необходимости
изменять порог отключения. Если выпускной клапан не требуется для работы, как в двигателе с
однопоточным потоком, при наличии хорошего вакуума, последний может быть использован для подъема
всасывающего клапана насоса, так что масло просто поступает в насос и выходит из него без создания
импульса давления, оставляя выпускной клапан закрытым.
На фиг. 1 показано устройство, предназначенное для этой цели, включающее поршень 80, работающий в
цилиндре 81, имеющем соединение 82 с конденсатором. Вакуум поднимает поршень в цилиндре и
обеспечивает его контакт с седлом 80А, предотвращая утечку воздуха или масла в конденсатор; движение
поршня вверх сжимает пружину 83 и заставляет шток 84, выступающий из поршня, давить на шток
всасывающего клапана 60 или на конец рычага 62 на фиг. 7, если такой рычаг используется, и удерживать
указанный всасывающий клапан в открытом положении. Следует понимать, что, хотя плунжер 57 на рис. 1
ранее описывался как приводящий в действие уравнительный клапан, точно такое же устройство
используется для привода выпускного клапана, к которому крепится шестерня 80-84. Поскольку большая
часть рабочих частей будет закрыта для обеспечения обильной смазки, трубка 81 расположена таким
образом, чтобы от отверстия в основании цилиндра 81 отходила наружу, к закрытому корпусу. Теперь
обратимся к рис. 8, на котором изображено устройство для подъема клапана, включающее в себя средства
для предварительного открытия несбалансированного клапана с целью его уравновешивания перед
собственно открытием без чрезмерного давления масла. Над подъемным штоком клапана 19 находится опора
86, на которой покоится стальной шарик 87, опирающийся на гибкую пластину или пластины 88, способные
немного отклоняться по периферии, после чего происходит плотный контакт с прижимным кольцом 21,
соответствующим кольцу на рис. 8.
2.
Обеспечиваемая таким образом гибкость позволяет регулировать степень расширения штока клапана и
устанавливать клапан так, чтобы он слегка касался седла клапана после того, как поршень 19 завершит свое
движение вниз. Под опорой 86 может быть предусмотрена пружина 89, чтобы предотвратить любое дрожание
шара 87. Альтернативным вариантом обеспечения гибкости может быть размещение винтовой пружины под
подъемным поршнем или изготовление достаточно прочной пружины 89 и отказ от гибкой пластины или
пластин 88, при этом верхняя часть шарика в этом случае будет опираться* на углубление в нижней части
кольца 21. Болты 22, предпочтительно с полусферическими гайками, продолжаются вверх через крышку 90 и,
с помощью гаек на своих верхних концах, опираются на фланец 91 плунжера 91, установленного в отверстии в
крышке 90. Предпочтительно внутри плунжера 91 устанавливается пружина 92, чтобы фланец 91 всегда
находился в контакте с гайками болтов 22. Канал 90 в крышке 90 служит для подачи масла внутрь поршня 91.
Следует понимать, что если в канале 90 подаётся соответствующий импульс маслу, то предварительное
подъёмное движение может быть придано штоку клапана до или одновременно с обычным или основным
подъёмным движением, придаваемым поршню 19, как описано ранее.
На рис. 9 показано подходящее устройство для получения таких предварительных импульсов. На рисунке 9
показан плунжер насоса 57, приводимый в действие валом 15, который в данном случае вращается с той же
скоростью, что и вал маховика двигателя. Поршень 57 предназначен для забора масла из системы подачи
масла низкого давления 3 через обратный клапан 93. Кулачок на валу 15, с помощью которого приводится в
действие плунжер 57, предназначен для втягивания масла мимо клапана 93 и проталкивания его через
трубопровод 94, соединенный с каналом 90, достаточного количества масла при каждом ходе поршня, чтобы
плунжер 91 немного приподнимал впускной клапан непосредственно перед тем, как коленчатый вал окажется
в мертвой точке, так что зазор может быть заполнен паром, и впускной клапан, таким образом,
приблизительно уравновешивается. После этого кулачок позволяет поршню 57 отступить, и клапан снова
закрывается, если отключение происходит раньше. Если отключение происходит с задержкой, вибрационный
рабочий механизм 10 поднимает кулачок 9 и, как описано ранее, подает масло по трубопроводу 16 к
подъемному поршню 19, поднимая паровой клапан.
Одновременно с этим рычаг 95, работая синхронно с вибрирующим рабочим колесом, перемещает
скользящий клапанный элемент 96 влево (см. рис. 9) при подъеме парового клапана, так что масло может
свободно поступать в трубопровод 94, а также через донный клапан 93, и по мере опускания парового клапана
может выходить через канал 97 в систему низкого давления. По мере того, как клапан опускается,
приближаясь к своему седлу и попадая в поток пара, который прижимает его к седлу, рычаг 95 перемещает
скользящий элемент 96 напротив входа в трубопровод 94 и, ограничивая отверстие, позволяет маслу в
указанном трубопроводе и, следовательно, под плунжером 91, находиться под давлением, так что опускание
клапана замедляется, и он спокойно закрывается. Замедляющий или амортизирующий эффект, создаваемый
описанным выше способом, может быть усилен пружинной пластиной или пластинами 5, либо пружиной,
которая, как уже упоминалось, может быть использована вместо них. Длина стержня 95, с помощью которого
рычаг 95 приводит в действие скользящий элемент 96, регулируется, что позволяет изменять время, в
течение которого вход в трубопровод 94 перекрывается.
Клапан 36 открывается после того, как скользящий элемент 96 перекроет трубопровод 94. Вместо насоса,
расположенного, как показано на рисунке 9, его можно расположить, как показано на рисунке 10, а скользящий
клапан 96 будет приводиться в действие штоком 96, соединяющим его с кулачковым рычагом 7. В этой
конструкции клапанный элемент 96 будет располагаться над отверстием, ведущим к трубопроводу 94, когда
кулачок 9 находится в самом нижнем положении и подходит для этой цели. Держите отверстие: к:
трубопроводу 94 закрытым в такие моменты, когда ; движение на валу 15 заставляет плунжер 57 совершать
свой рабочий ход. Предусмотрев два переключающих клапана, как уже описано в связи с трубопроводом 16, и
два в связи с трубопроводом 94, можно создать устройство, описанное со ссылкой на фиг. 9 и 10, которое
будет использоваться для двух паровых клапанов, приводимых в действие кулачками от вала, вращающегося
синхронно с валом маховика. Описанные со ссылкой на рис. 8 средства для предварительного открытия
парового клапана путем подачи предварительного масляного импульса на подъемный механизм клапана, а
также для обеспечения гибкости подъемного механизма клапана, могут, как будет понятно, применяться к
подъемному механизму клапана, показанному на рис. 2, или в сочетании с ним, или с эквивалентными
средствами.
На рис. 11 показан масляный буфер или устройство для контроля опускания впускного клапана, аналогичное
предварительному подъемному механизму клапана, показанному на рис. 8. Он включает в себя буферный
поршень 99, прикрепленный стержнем 99 к крышке 100, соответствующей фланцу 91 плунжера 91 на рисунке
8, причем крышка 100 удерживается пружиной 101, расположенной вне цилиндра 102, в котором работает
буферный поршень 99, прижатой к гайкам на верхних концах болтов 22. Цилиндр 102 сообщается с сосудом,
изображенным в виде кольцевого сосуда 103, окружающего указанный цилиндр, но который может быть
отсоединен и соединен трубой, частично заполненной маслом. Поршень 99 расположен таким образом, чтобы
проходить ниже соединительного отверстия 104, захватывая определенное количество масла и, таким
образом, за счет сжатия пружины 99 предотвращая слишком быстрое падение клапана на седло. Может быть
предусмотрен обратный клапан 105, как показано на рисунке, сконструированный таким образом, что при
подъеме буферного поршня 99 масло может свободно всасываться, но не может возвращаться обратно, за
исключением случаев утечки по периферии поршня.
В некоторых случаях от внутренней пружины 99 буфера можно отказаться, и для обеспечения необходимого
замедляющего эффекта при опускании клапана можно полагаться на сжатие масла, удерживаемого при
движении поршня 99. В этом случае поршень может быть выполнен цельным с крышкой 100 или прикреплен к
ней таким образом, чтобы его можно было регулировать по вертикали для определения количества масла,
захватываемого при опускании плунжера. Нижний конец периферии плунжера или поршня 99 может быть
рифленым, коническим или снабжен коническими пазами, обеспечивающими постепенно нарастающий
буферный эффект по мере прохождения конца поршня через отверстие 104. Очевидно, что устройство,
показанное на рис. 11, может использоваться в качестве тормозного или замедляющего устройства вместе с
предварительным подъемным или балансировочным устройством, показанным на рис. 8, в сочетании с
устройствами, показанными на рис. 9 или рис. 10, вместо тормозных или дроссельных устройств 96, 94, если
обратный клапан 105 сохранен таким образом, чтобы поршень мог подниматься в ответ на импульс давления
через трубопровод 94.
Подобная комбинация показана на рис. 12. Вместо обратного клапана 105, расположенного в поршне 99, его
можно разместить в нижней части контейнера, как показано на рис. 12, или же вместо него можно установить
завинчивающийся клапан для изменения степени открытия; оба варианта предназначены для обеспечения
сообщения между пространством под поршнем и кольцевым зазором 103. Другой вариант дроссельного
элемента 96 показан на рис. 13. В данном случае используется плунжер насоса 57, предназначенный для
перекачивания масла из системы низкого давления 3 мимо обратного клапана 93 и проталкивания его по
трубопроводу 94 к механизму управления паровым клапаном, как показано на рис. 9. Скользящий элемент 96a
обычно удерживается пружиной 70 в положении, позволяющем перекрывать давление масла, создаваемое
поршнем 57, до тех пор, пока ниже впускного клапана не будет давления пара. Когда уравновешивающий пар
подается ниже клапана, как описано ранее, движение поршня 69a приводит к перемещению элемента 96a из
канала 94, так что масло может свободно выходить тем же способом, что и описано со ссылкой на элемент
96a, который возвращается в свое дроссельное положение, в котором масло задерживается и действует как
буфер, по мере падения давления пара ниже впускного клапана.
При такой конструкции было бы удобнее иметь отдельное устройство для каждого конца цилиндра, чем
использовать одно устройство с переключающими клапанами. На рис. 14 показан еще один вариант
расположения, который может быть принят. В данном случае, приводной вал 15, вращающийся со скоростью,
вдвое превышающей скорость вращения вала маховика, несет кулачок 106, предварительно открывающий
паровой клапан и приводящий в действие плунжер 107, который при подъеме передает маслу в камере
давления 1 давление сжатия, достаточное для подъема парового клапана в несбалансированном состоянии,
чтобы обеспечить подачу пара в свободное пространство и приблизительно привести клапан в равновесие.
После этого часть 106 кулачка 106 может позволять направляющей соединителя плунжера 107 упасть на вал
или на упор, предназначенный для удержания ее на некотором расстоянии от вала, либо кулачок может иметь
форму, показанную на рисунке 106, так чтобы масло на короткое время находилось под давлением. Открытие
и закрытие балансировочного парового клапана происходит непосредственно перед тем, как коленчатый вал
достигнет мертвой точки, и если вибрирующий ролик 10 вращается на свой наименьший угол, то есть в
режиме холостого хода, паровой клапан остается закрытым, а при отступлении эксцентрика 14 масло
выпускается из системы давления, если в ней возникает избыток давления, путем открытия клапана 36,
который в данном случае, как следует отметить, открывается подъемом, а не опусканием, как на рис. 1.
Если в камере 1 нет избыточного давления масла, то либо поток масла прекратится, либо дополнительное
масло будет поступать из системы 3, в зависимости от ситуации. Если двигатель работает под полной
нагрузкой, описанные выше действия по-прежнему выполняются, но, кроме того, поднимаются кулачок 9,
рычаг 47 и поршень 4, а клапан подачи пара открывается на необходимый период, как описано ранее. Подъем
рычага 47 через пару соединителей, таких как 108, один из которых показан на рисунке, поднимает плунжер
109 и вызывает всасывание небольшого количества масла из системы 3 мимо обратного клапана 110.
Поршень 109, поднимаясь, сконструирован таким образом, чтобы сжимать пружину 112, так что при опускании
кулачка 9 и парового клапана поршень 109 выталкивается вниз, и масло, всасываемое при подъеме,
выталкивается в камеру давления 1 мимо обратного клапана 113. Количество впрыскиваемого масла
приблизительно равно количеству утечки плюс величина сжатия масла в системе давления из-за
несбалансированного давления на паровой клапан, возникающего при почти закрытом паровом клапане.
Этот метод смягчения падения клапана может использоваться в дополнение к ранее описанным средствам
смягчения или вместо них. Два переключающих клапана, такие как 40, 40, попеременно приводимые в
действие качающимся рычагом 114 (фиг. 14а) от кулачка на валу 43, вращающемся с той же скоростью, что и
вал маховика, попеременно открывают ответвления 16а, 16б трубопровода 16 в напорную камеру 1, причем
указанные ответвления ведут соответственно к средствам управления двумя впускными клапанами. Поршень
109 можно не устанавливать, если условия этого не требуют, и вместо его размещения, как показано на
рисунке, вместе с всасывающим и нагнетательным клапанами, его можно разместить под вибрирующим
рабочим колесом примерно так же, как и скользящий клапан на рисунке 10, при этом добавляется труба или
трубы для соединения всасывающего и нагнетательного клапанов 110 и 113 с соответствующими системами.
Следует понимать, что если приводной вал 15 вращается с той же скоростью, что и вал маховика, то два
переключающих клапана, рычаг уравнительного отключения 45 с его рабочим эксцентриком 45 и
соединителем 45, а также рычаг 47 с его соединениями не потребуются, и будет предусмотрен только один
трубопровод из камеры 1, при этом сохраненные детали будут продублированы по одному комплекту для
каждого конца парового цилиндра.
В этом случае поршень или плунжер 109, установленный в подходящем положении, может приводиться в
действие посредством соединения с вибратором 11 или его валом таким образом, чтобы завершить свой ход
вдавливания примерно в момент отключения, и, очевидно, пружина 112 в этом случае может быть исключена.
В некоторых случаях клапан 36 может использоваться без рычага управления 34, и в таких случаях масло
низкого давления будет поступать в камеру 1 за счет избыточного давления всякий раз, когда давление в
указанной камере будет падать из-за утечки, при этом клапан 36 будет выполнен в виде обратного клапана,
открывающегося в камеру, как показано на рис. 14. Во всех случаях, когда гашение спада давления в паровом
клапане осуществляется с помощью поршня, создающего давление, например, 109 на рис. 14, клапан 36
необходимо будет приводить в действие механически. Если клапан 36 выполнен в виде простого
автоматического обратного клапана подачи в камеру 1, то в указанной камере может быть предусмотрен
предохранительный клапан для предотвращения возможного возникновения в ней чрезмерного давления. На
фиг. 15 показана еще одна модифицированная форма масляного буфера, в которой при подъеме поршня
буфера 115 масло может свободно втягиваться через клапан 116 в пространство под поршнем из кольцевого
зазора 117, питаемого из сосуда 118, в то время как при движении поршня вниз втянутое масло
выталкивается через ряд небольших клапанов, таких как 119.
Давление пружины за каждым клапаном 119 регулируется с помощью резьбовой пробки 120, так что
опускание парового клапана можно затормозить, отключив выходные патрубки. прокатывается клапанами
119. Поскольку регулировка для раннего отключения может отличаться от регулировки, необходимой для
позднего отключения, могут быть предусмотрены такие средства, как рычаг, соединенный с регулятором,
которые будут соответствующим образом воздействовать на пружины клапанов 119 для автоматического
изменения давления. На рис. 16 показана альтернатива схеме на рис. 14 для гашения падения клапана путем
сжатия масла в системе высокого давления. На фиг. 16 сжатие масла в камере 1 осуществляется
посредством плунжера 121, который при движении вниз втягивает масло из системы низкого давления 3 мимо
обратного клапана 122 и при движении вверх выталкивает это масло в камеру 1 мимо обратного клапана 123.
Поршень 121 перемещается вверх против возврата пружины 124 поршнеобразным элементом 125,
приводимым в действие рычагом 126, на который воздействует направляющая 127, установленная на
удлинителе 11a вибрационного рычага 11.
Преимущество такой конструкции заключается в том, что давление, возникающее при нагнетании масла в
камеру 1, воздействует на эксцентрик 14 в момент его отвода вальца 10 от кулачка 9, тогда как на рис. 14
давление возникает в момент, когда эксцентрик совершает свой ход вперед. Альтернативным методом
предотвращения чрезмерного давления, которое может возникать на кулачке 9 и других деталях при
использовании некоторых из ранее описанных устройств для предварительного открытия
несбалансированного парового клапана, является применение уравнительного клапана, аналогичного
плунжерам 53 на фиг. 3 и 4, и соединение его штока с основной системой подачи масла под давлением 16,
при этом клапан должен иметь ограниченный подъем. Для создания предварительного давления, как
показано на рис. 107 (рис. 14), может использоваться поршень, создающий предварительное давление,
управляемый с вала 43 или вала 15, и его работа может быть синхронизирована с работой основного поршня
4 или непосредственно перед ней. Действие устройства будет заключаться в том, что повышение давления,
создаваемое поршнем, создающим предварительное давление, приведет в действие уравнительный клапан
для подачи уравнительного пара ниже впускного клапана, а затем повышение давления, создаваемое
работой основного поршня, откроет паровой клапан.
В некоторых случаях от предварительного создания давления с помощью поршня можно было отказаться, и в
этом случае повышение давления, вызванное поршнем 4, само по себе сначала открывало бы уравнительный
клапан, а затем поднимало бы паровой клапан. Во всех случаях, когда точка опоры 8 рычага или стержня 7,
несущего кулачок 9, не закреплена на рычаге, таком как 47, указанная точка опоры будет регулируемой, чтобы
можно было изменять положение кулачка относительно его рабочего направляющего элемента. Конструкция,
показанная на рис. 17, отличается от ранее описанных конструкций тем, что в ней отсутствуют эксцентрики и
вибрирующий кулачковый рычаг, такой как 7. На фиг. 17 показано расположение плунжера 128, приводимого в
действие непосредственно от кулачка 129 на валу 130, который создает давление на масло в камере 1 и
обеспечивает открытие клапана, как и прежде. Это давление поддерживается кулачком 129 до последнего
момента отключения, когда плунжер опускается и позволяет закрыть клапан; управление опусканием клапана
осуществляется с помощью любого из ранее описанных буферных устройств или (и путем соответствующей
обработки задней части кулачка).
Камера или трубопровод 1 также имеет выпускной клапан 131, сообщающийся со второй камерой 132,
которая, в свою очередь, имеет выпускной клапан 133, открывающийся в систему низкого давления 3 и
рассчитанный на сопротивление давлению, превышающему давление, необходимое для подъема парового
клапана. Плунжер 134, приводимый в действие кулачком 135, предназначен для создания давления на масло
во второй камере 132 и может совершать свой ход в переменное время, варьирующееся от нулевого до
последнего момента времени отключения, под управлением регулятора или вручную. Кулачок 135 может
вращаться под действием регулятора, изменяя свое положение относительно кулачка 129, положение
которого относительно коленчатого вала остается постоянным. Действие только что описанного аппарата
заключается в следующем: если двигатель работает под полной нагрузкой, то есть требует отключения,
плунжер 134 отступает одновременно с плунжером 128 и позволяет маслу вытекать из камеры 1 в камеру 132,
а паровой клапан закрывается. При отступлении плунжера 128 клапан опускается, но при отступлении
плунжера 134 происходит поток масла из системы низкого давления в камеру 1, а оттуда в камеру 132,
заполняя последнюю.
Если отключение происходит раньше всего, плунжер 134 отступает, в то время как плунжер 128 совершает
свой ход, так что вместо подъема парового клапана масло поступает в камеру 132 через нагнетательный
клапан 131. При тактах нагнетания плунжера 134 масло всегда выталкивается через выпускной клапан 133,
тогда как при всех тактах нагнетания плунжера 128 необходимо поднимать паровой клапан, если только
плунжер 134 не отступает. Каждый обратный ход плунжера 134 отводит масло из камеры 1 и позволяет
паровому клапану опуститься. При промежуточных отключениях поршень отводится от клапана 132, а
пружина закрытия клапана проталкивает масло мимо клапана 131, позволяя паровому клапану закрыться.
Другая схема, несколько похожая на описанную со ссылкой на рис. 17 в плане действия, показана на рис. 18.
В этой конструкции масло под давлением из соответствующего аккумулятора подается в трубопровод 136,
вращающийся с постоянной скоростью в котором находится клапан 137. Канал 138 ведет к механизму
подъема парового клапана, и когда клапан 137 открывается, импульс от напорного масла передается на
паровой клапан и открывает его.
В камере 139, открывающейся в проход 138, расположен клапан 140, управляющий выходным отверстием
140, которое может обеспечивать подачу масла низкого давления 3. Этот клапан 140 — Ручное управление. -
Очевидно, что вместо вращающихся клапанов 137 и 140 могут быть колебательными,
возвратно-поступательными или иметь другую подходящую форму. Возможно, оба варианта, показанные на
рис. 17 и рис. 18, были объединены вместе. средства для обеспечения предварительного открытия
несбалансированного парового клапана, а также любые из показанных и описанных устройств или их
эквиваленты для предотвращения или смягчения падения давления в клапане. В тех случаях, когда
используется конструкция, подобная показанной на рис. 17, и предусмотрен масляный или иной буфер для
смягчения падения клапана, плунжер 134, обратный клапан 131 между камерой 1 и камерой 132, а также
предохранительный клапан 133, работающий под давлением, могут быть исключены, если предусмотрен
клапан любого известного типа, управляемый регулятором или ручным кулачком 135 или его эквивалентом в
зависимости от типа используемого клапана, для выпуска масла из камеры 1, то есть из системы высокого
давления, причем такой выпуск предпочтительно осуществляется в систему низкого давления 3.
Целесообразно предусмотреть средства защиты от аномального потока масла в аппарате, хотя такой поток
может происходить лишь кратковременно и во время первых отключений. Средства, которые могут быть
использованы для достижения этой цели, показаны на рис. 19. Поскольку количество масла, необходимое для
подъема парового клапана, известно, плавающий поршень, например, 141, нагруженный пружиной 142, может
быть помещен в маслопровод 143, ведущий к механизму управления клапаном, или в другом месте системы,
где это необходимо. Такой поршень 141 сконструирован таким образом, чтобы перемещать необходимое
количество масла для обеспечения подачи и останавливаться у упора 144 при сжатой пружине. Передний
конец поршня имеет насечки, как показано на рисунке, и когда поршень полностью выдвинут вперед,
обводное отверстие или канал 145, ведущий к насечкам, почти закрыт. Если избыточного потока не будет,
масло будет находиться в равновесии с обеих сторон поршня, и пружина вернет поршень на его посадочное
место 146. Если все аномальные потоки стремятся произойти, пружина удерживается в сжатом состоянии, и
через суженные отверстия, образованные малыми концами зазоров зубцов, может происходить лишь очень
небольшой поток до тех пор, пока маслораспределитель или импульсный генератор не перестанет создавать
или допускать давление потока, после чего пружина возвращает поршень на седло, готовое к следующему
открытию клапана.
В качестве альтернативы созданию байпаса 145 и формированию поршня 141 с зубчатым концом, поршень
может быть снабжен рядом отверстий ограниченной площади, которые будут иметь эквивалентный эффект —
предотвращение чрезмерного потока масла и обеспечение возврата пружины в исходное положение.
Очевидно, что при соответствующих модификациях те же самые устройства, что описаны выше, могут быть
использованы для управления двухтактными клапанами, горизонтальными поршневыми клапанами,
Соседние файлы в папке патенты