Устройство, принцип работы и регулировка клапанного механизма двигателя

Алан-э-Дейл       19.12.2022 г.

Технические характеристики

При подборе клапанов важны параметры устройства со следующими основными элементами:

  • пропускные характеристики;
  • давление в трубопроводах (стандартное и пробное);
  • диаметр пропускного отверстия и т.д.

Пропускная способность оборудования (Kvs) должна совпадать с объемами расхода жидкости, допустимое снижение давления при температуре в +20 °C достигает 1 бар.

Показатели фактического и номинального диаметра (DN), характеристики условных проходов DN зафиксированы в ГОСТ 28338-89.

Стандартные динамические диапазоны регулировки устройств составляют 30:1 и 50:1. Усовершенствованные механизмы (пневматические) имеют показатели в 100:1.

Назначение и принцип работы устройства

Главный принцип и преимущество использования этого устройства — автоматизм. Конструкция клапана была задумана таким образом, чтобы перекрывать поток воды или другой жидкости/газа при изменении определенных параметров системы — температуры, давления, скорости и силы потока — без участия человека. Происходит это за счет электромагнитного поля в области действия сердечника (плунжера) клапана. При возникновении напряжения он опускается или поднимается, в зависимости от предусмотренных условий.

Рабочая энергия, приводящая в действие плунжер, возникает при движении электронов по медной обмотке катушки. Магнетизм, появляющийся при подаче импульса с внешнего устройства, преобразуется в поступательное движение, которое опускает плунжер. Последний перекрывает поток воды, позволяя избежать больших технологических потерь. Как только ситуация нормализуется, напряжение исчезает и плунжер поднимается, позволяя воде далее двигаться по трубам.

Классификация запорных устройств

Регулирующие проходные клапаны имеют несколько классификаций. По способу установки выделяют такие элементы:

  1. Муфтовые — модели, использующиеся при изготовлении бытовых магистралей. Закрепляются между трубами с помощью резьбовых соединений. Могут закрепляться на изделия до 150 мм по диаметру. Чтобы установить муфтовую деталь, нужен гаечный ключ.
  2. Клапан запорный проходной фланцевый. Деталь закрепляется на трубопроводе болтами, гайками. Для этого на концах конструкции наварены круглые или квадратные пластины, которые имеют крепёжные отверстия. Максимальный диаметр труб — до 1000 мм.

Если говорить о герметизации, то выделяют такие элементы:

  1. Сильфоны — конструкции, которые имеют специальную гофрированную трубку.
  2. Сальниковые модели. Имеют дополнительную камеру, которая изнутри имеет уплотняющую набивку.

Разновидности трубопроводной арматуры:

  1. Задвижки — используются в системах с низким уровнем гидравлического давления.
  2. Вентили — запорная арматура, которая используется для перекрытия или регулирования подачи жидкости по трубопроводу.

По строению выделяется два вида клапанов:

  1. Угловые — конструкция позволяет скреплять трубы, идущие перпендикулярно относительно друг друга.
  2. Проходные — устанавливаются на вертикальных или горизонтальных трубопроводах.

Большинство клапанов приводятся в действия вручную. Однако есть модели с электрическим приводом, который автоматически регулирует подачу рабочей смеси.

Назначение — клапан

Клапан без разгрузки.

Назначение клапана определяет особенности его конструкции.

Назначение клапана и водяного затвора состоит в том, чтобы при обратном ударе ацети-лено-кислородного пламени не допускать проникновения пламени в генератор. В этом генераторе защита от обратного удара пламени двойная: она осуществляется водяным затвором и обратным клапаном. Их устройство и работа показаны ниже.

Назначение клапана — ввод газогенератора в газосборник или его отключение.

Назначением клапана является постепенное нагружение двигателя.

Назначением газовпрыскивающчх клапанов является подача необходимого количества газа в цилиндр в определенный период времени. Эти клапаны установлены в головке каждого силового цилиндра и получают газ под необходимым давлением от общего коллектора. В системе газового тракта предусмотрен клапан ручной регулировки количества поступающего газа, который устанавливается между коллектором и газовпрыскивающим клапаном.

Каково назначение клапана быстрого выхлопа и чем оно достигается при работе аппарата.

Назначение этого клапана аналогично назначению клапана в отечественном винтовом двигателе.

В амортизаторах автомобилей ГАЗ буквой обозначено назначение клапана: К — клапан сжатия, А — клапан отдачи, число; в числителе — площадь проходного сечения; в знаменателе — рабочее усилие основной пружины; число справа-рабочее усилие внутренней пружины для клапана сжатия.

Этот слив или перепуск и является одним из назначений разгрузочно-пере-пускного клапана. Для предохранения системы от чрезмерного повышения давления тот же клапан выполняет роль предохранительного клапана, снижая в этом случае давление перепуском излишка масла в дренаж.

Наличие предохранительного клапана позволяет не выключать насос при достижений поршнем крайнего положения или при перекрытом крановом распределителе; назначение клапана — предотвращать превышение давления в нагнетательной линии насоса путем сбрасывания жидкости в резервуар.

Поршень II ступени.

Всасывающие и нагнетательные клапаны первой и второй ступеней выполнены из одинаковых деталей. Назначение клапана определяется порядком сборки.

На газопроводе обратного газа, после всей улавливающей аппаратуры, устанавливается автоматически действующий газосбросный клапан с газоотводной трубой высотой 20 — 25 м, называемой свечой. Назначением газосбросного клапана является выпуск избыточного обратного газа в атмосферу. Для того, чтобы газ не загрязнял воздух, его сжигают. Поэтому свеча устанавливается на значительном расстоянии от всех заводских сооружений. Как правило, газ не выпускается в воздух, так как потребители коксового газа ( металлургические и химические заводы) забирают его полностью. Выпуск такого ценного продукта, как газ, в атмосферу может явиться следствием только какой-либо аварии и носить временный характер.

Крепление клапанов на головке шпинделя должно обеспечивать свободный поворот клапана. В зависимости от формы и назначения клапана применяют крепления различных конструкций.

Технические характеристики

При подборе клапанов важны параметры устройства со следующими основными элементами:

  • пропускные характеристики;
  • давление в трубопроводах (стандартное и пробное);
  • диаметр пропускного отверстия и т.д.

Пропускная способность оборудования (Kvs) должна совпадать с объемами расхода жидкости, допустимое снижение давления при температуре в +20 °C достигает 1 бар.

Показатели фактического и номинального диаметра (DN), характеристики условных проходов DN зафиксированы в ГОСТ 28338-89.

Стандартные динамические диапазоны регулировки устройств составляют 30:1 и 50:1. Усовершенствованные механизмы (пневматические) имеют показатели в 100:1.

Конструктивные особенности

Устройство клапана состоит из полимерного или металлического корпуса, внутри которого находится соленоид, плунжер, шток и мембрана.

Материалом для исполнения корпуса служит пластик, либо нержавеющая сталь, латунь или чугун, что определяется сферой использования клапана. Например, металлический корпус используется в системах с химически агрессивными или высокотемпературными средами, тогда как пластиковые применяются для простой водопроводной питьевой или технической пресной воды. Мембраны и уплотнители клапана производятся из полимерных материалов на основе каучука и полиэтилена.

Типы затворов

Задвижка — основной фрагмент изделия, при помощи которого и меняется сечение проходного отверстия. Существуют такие типы затворов: седельный, золотниковый, клеточный, мембранный.

Седельный и клеточный

В конструкции такого приспособления находится седло и плунжер. Последний элемент представляет собой поршень цилиндрической формы, длина которого значительно превышает диаметр. Седло — компонент затвора, который локализуется между проходным отверстием и внутренними узлами изделия.

Как только поршень начинает двигаться через седло, изменяется диаметр проходного отверстия. Существуют одно- и двухседельные клапаны. Первый тип арматуры применяется в трубопроводах малого диаметра.

Клеточное изделие имеет седло, в котором присутствуют радиальные отверстия. С их помощью регулируется расход рабочей среды. Внутри клетки находится цилиндр, который передвигается. Он меняет пропускную способность отверстия. Достоинством изделия является то, что оно позволяет снизить кавитацию, вибрацию и шум.

Мембранный и золотниковый

В мембранном клапане тоже есть седло, но для перекрытия отверстия тут используется гибкая мембрана. Она выполняет несколько функций. Первая из них — контроль и регулировка давления жидкости (газообразного вещества). Вторая функция — защита внутренних узлов запорной арматуры от воздействия агрессивных химических компонентов.

Преимуществом приспособления является высокая надежность и герметичность элементов, которые двигаются. Также мембрана производится из материалов, которые устойчивы к коррозии. Чтобы качество работы клапана не ухудшалось со временем, конструкцию придется дополнительно оснастить позиционерами, при помощи которых контролируется положение штока. Эти элементы позволят предупредить точность регулировки.

Последний тип затвора — золотниковый. Регулировка расхода жидкости или газа в этом случае зависит от того, на какой угол поворачивается задвижка. Чаще всего устройства такого типа используются в сфере энергетики. Золотниковый клапан по принципу действия можно отнести к кранам.

Принципы выбора и цены

Цены на детали изменяются зависимо от их размера, материала из которого они изготавливаются, наличия электрического привода, массы, вида уплотнительных элементов, типа скрепления с трубами. Средняя цена зависимо от материала:

  1. Чугунные — 250 рублей.
  2. Стальные — 550 рублей.
  3. Латунные — 750 рублей.

При выборе устройства нужно учитывать некоторые особенности:

  1. Латунные — обладают устойчивостью к образованию ржавчины, выдерживают частые перепады температур, высокое давление. Недостаток — высокая цена.
  2. Стальные — популярный материал относительно изготовления запорных механизмов. Выдерживает большие нагрузки, резкие перепады температур. При изготовлении сплав насыщается легирующими добавками, которые изменяют его характеристики.
  3. Чугунные — низкая цена, распространённость, хорошие литейные качества сделали модели из этого материала привлекательными для покупателей. Основные недостатки — низкая устойчивость к образованию ржавчины, малый показатель прочности.

На упаковках с деталями указывается для каких рабочих сред они предназначены, какое давление выдерживают. От этого необходимо отталкиваться, выбирая проходной вентиль.

Особенности выбора

Пример монтажа проветривателя с перфорацией

Процесс установки проветривателя будет меняться согласно его конструктивным особенностям. Зачастую может потребоваться фрезеровка рамы, однако иногда в этом необходимости.

Проведение подготовительных работ

Перфорированный клапан рекомендуется монтировать вверху окна. Планируя врезку приспособления, рекомендуется учитывать такие нюансы:

  • установка пройдет быстрее и легче, если створку изначально открыть;
  • лучше осуществлять монтаж летом – тогда непогода не сможет помешать работе;
  • делая отверстия для щелевого проветривания, необходимо действовать аккуратно, чтобы не повредить уплотнительные приспособления на окне.

Список необходимых инструментов

Чтобы установить приточник на раму самостоятельно, важно подготовить список инструментов. Фрезеровка не обходится без электрической дрели

К ней необходимо подобрать сверла правильного диаметра, например, 5 и 10 мм. Также пригодится:

  1. Мелкозернистый напильник.
  2. Электрический лобзик.
  3. Подготовленный шаблон – его можно изготовить самостоятельно, из картонки или металла.
  4. Силиконовый герметик – пригодится для заполнения щелей после монтажа.

Шаблон для разметки также можно изготовить из оргалита – небольшой отрезок материала просверливают в нескольких местах на одинаковом расстоянии. Затем такой шаблон можно приложить к оконной раме и сделать пометки, где будут проходить вентиляционные отверстия.

Поэтапный ход установки и крепления

При установке вытяжного клапана стоит соблюдать последовательность работ, тогда вероятность ошибки будет сведена к нулю. Весь алгоритм выполнения работ:

  1. Разметка. На вертикальный выступ надень заготовленный шаблон и отметь место врезки будущего приточного клапана.
  2. Фрезеровка. Крупным сверлом сделай несколько отверстий по прямой линии, ножом сделай прорезы или используй электрический лобзик. То же самое сделай на наплаве рамы.
  3. Монтаж планки и клапана. На тыльную сторону планки нанеси герметик и приложи к створке. Чтобы укрепить конструкцию, дополнительно воспользуйся саморезами.
  4. Установка козырька. С наружной стороны окна зафиксируй защитный козырек, закрепи его саморезами.
  5. Конечный этап. На данном этапе установи створку окна на место, закрепи всю фурнитуру обратно.

Чтобы проверить, как функционирует приточный клапан, необходимо установить режим проветривания – свежий воздух будет забираться снаружи, а изнутри выходить на улицу.

Что такое запорный клапан?

Вентиль запорный — элемент любой системы, работающей с жидкостями. Он предназначен для того чтобы перекрывать или открывать подачу жидкости. Если на линии случается авария, рабочие перекрывают вентили, чтобы устранить поломку. Прежде чем покупать деталь, нужно узнать её устройство и принцип действия. Она состоит из нескольких элементов:

  1. Ручки для вращения.
  2. Корпуса, который имеет минимум два патрубка. Один входящий, другой выходящий.
  3. Шпинделя, передающего усилие при вращении ручки.
  4. Золотника — запирающее устройство, которое закрывает канал подачи жидкости.

Принцип работы детали заключается в том, что после поворота ручки, шпиндель начинает двигаться по резьбе вниз. Он постепенно закрывает отверстие, через которое поступает вода, масло, топливо, кислоты.

Сферы применения

Трехходовой клапан, принцип работы которого был рассмотрен выше, обладает достаточно широкой сферой применения. Так, такие его разновидности, как электромагнитное устройство или же прибор с термоголовкой, часто встречаются в современных магистралях, где требуется корректировка пропорций при смешивании двух разделенных потоков жидкости, но без снижения мощности или объема.

Что же касается использования в быту, то самым популярным здесь считается термостатический смесительный прибор, с помощью которого, как уже отмечалось выше, можно регулировать температуру рабочей жидкости. Эта жидкость может подаваться как в трубопровод «теплого пола», так и в отопительные радиаторы. А если клапан еще и имеет автоматическое управление, то контролировать температуру в жилище можно будет без каких-либо проблем!

Обратите внимание! Применение трехходового клапана в отопительной системе в целях уравновешивания перепадов температуры крайне выгодно не только в плане комфорта и удобства, но и в плане экономии средств. Дело в том, что путем регулирования температуры жидкости на «обратке» отопительного прибора можно значительно снизить объемы потребляемого топлива, да и на эффективности самой системы это отразится позитивно

В некоторых системах клапан попросту необходим. Например, в системе «теплого пола» данное устройство предотвращает перегрев напольного покрытия выше заданного уровня комфортности, тем самым избавляя пользователей от неприятных ощущений

Дело в том, что путем регулирования температуры жидкости на «обратке» отопительного прибора можно значительно снизить объемы потребляемого топлива, да и на эффективности самой системы это отразится позитивно. В некоторых системах клапан попросту необходим. Например, в системе «теплого пола» данное устройство предотвращает перегрев напольного покрытия выше заданного уровня комфортности, тем самым избавляя пользователей от неприятных ощущений.

Подобного рода регулирующие устройства также используются в системах водоподачи в целях получения перманентного потока с требуемой температурой. Простейшим примером является обыкновенный смеситель, при котором можно сделать воду горячее/прохладнее открытием/закрытием холодного крана.

Предохранительный клапан для бойлера

Ранее мы описывали как выбрать и подключить предохранительный клапан для бойлера, рассказывали о сферах его применения и внутреннем устройстве. В дополнение к этой статье рекомендуем ознакомится: все подробности тут

Преимущества и недостатки

Достоинствами регулирующих клапанов, обеспечивающих их популярность, являются:

  1. возможность регулирования расхода содержимого в трубопроводе в различных диапазонах, чем они отличаются от таких устройств, как задвижка;
  2. простота в управлении и эксплуатации;
  3. устойчивость к воздействию различных видов рабочей среды;
  4. возможность выбора в зависимости от назначения и условий использования.

К недостаткам следует отнести

  1. высокую цену регуляторов с электроприводами и значительные расходы на контроль и их обслуживание;
  2. перегрев электродвижка при длительной работе;
  3. значительное гидравлическое сопротивление;
  4. определенный объем протечки в отличие от запорных устройств, допускаемый ГОСТом.

Клапан непрямого действия

Для увеличения расхода, пропускаемого через клапан, следует увеличивать площадь его проходного сечения. Пропорционально увеличивается и сила давления жидкости на запорный элемент. Для противодействия этой силе нужна очень мощная и большая пружина. Поэтому для обеспечения пропуска больших расходов используют клапана непрямого действия. В этих клапанах основной клапан с большим проходным сечением управляется небольшим вспомогательным клапаном с малым проходным сечением. Регулируемая пружина вспомогательного клапана небольшая, поскольку должна выдерживать небольшую нагрузку на малый запорный элемент.

Пока давление в системе меньше давления настройки вспомогательного клапана, давление выше и ниже запорного элемента основного клапана одинаково. Он находится в равновесии, слегка поджимается пружиной и плотно перекрывает проходное сечение.

Когда давление в системе возрастает, вспомогательный клапан открывается и через него начинает протекать небольшой поток жидкости. Этот поток протекает через дроссель (небольшое отверстие). При течении жидкости давление после дросселя (выше запорного элемента) становится немного ниже, чем до дросселя (ниже запорного элемента). Эта разность давлений поднимает запорный элемент основного клапана и основной поток РЖ с большим расходом проходит на слив.

Часто предохранительные клапана непрямого действия используют совместно с распределителем разгрузки. В нормальном состоянии (электромагнит выключен) распределитель закрыт и клапан управляется разницей давления на его входе и выходе. При включении электромагнита распределителя полость над запорным элементом основного клапана соединяется со сливом. Клапан полностью открывается, вне зависимости от давления на входе, и перепускает всю подачу насоса на слив на минимальном давлении.

Предохранительный (переливной) гидроклапан на выходе насоса должен выбираться на полную подачу насоса. Как правило, это должен быть гидроклапан непрямого действия. Такие клапана обеспечивают практически постоянный перепад давления при изменении пропускаемого потока жидкости.

Как работает клапан электромагнитный прямого действия

В момент поступления сигнала на соленоид, шток будет втягиваться внутрь установленной катушки, что приведет к открытию прохода для рабочей среды. Это станет возможным благодаря существенной разнице в показателях давления на выходе и входе клапана.

После того, как сигнал прекратится, и электрическая цепь разомкнется, пружина вернется в шток и станет на свое первоначальное место. Таким образом, поток перекроется седлом.

Читать также: Разборка литий ионного аккумулятора

Конструкции клапана электромагнитного:

  1. золотниковые;
  2. тарельчатый;
  3. рычажный;
  4. шарнирный;
  5. шиберный;
  6. поршневой;
  7. с мембранным усилителем и принудительным подъемом;
  8. с плавающим мембранным усилителем;
  9. седельчатый.

Исходя из вида поступаемого тока на катушку:

  1. Который используются в комплекте с сетями высокого давления. В этом случае речь идет о переменном сетевом токе, который способствует созданию необходимого электромагнитного поля необходимой величины, которое оказывает давление на мембрану или шток, что позволяет преодолеть существенные нагрузки касательно имеющегося сопротивления рабочей среды.
  2. Монтаж при условии наличия постоянного источника тока. Используется в случаях, где высокий показатель давления не предусмотрен и необходимость в существенном электромагнитном излучении отсутствует.

Монтаж

Правил монтажа сантехнического и отопительного оборудования настолько много, что люди получают для этого профильное образование.

Однако в самых общих чертах принципы установки предохранительного клапана выглядят так:

  • как правило, монтаж производится в точке наибольшего парообразования – верхней точки всей системы до запорного крана;
  • клапан должен быть установлен вертикально, вниз носиком, чтобы выходящий пар, во-первых, никого не обжог, а во-вторых – мог конденсироваться внутри трубки, которую таким образом удобнее отвести к канализации;
  • устройство становится на линию с холодной водой.

Мнение эксперта
Гребнев Вадим Савельевич
Монтажник отопительных систем

Для монтажа необходимо перекрыть воду в контуре, остановить нагрев бойлера и отключить его от сети, а затем слить всю воду из контура. Резьба перед выходным каналом холодного трубопровода покрывается паклей, следом используется фум-лента.

Предохранительный клапан наверчивается с помощью разводного ключа, но без лишнего натяжения, чтобы избежать влияние вращающих сил. К носику подводится тонкая трубка, которая уходит в канализацию. Туда будет скапывать сконденсировавшийся пар.

Не забывайте, что столь важный элемент в отопительной система безопаснее установить специалисту, но общие принципы монтажа полезно понимать и самому, чтобы в случае небольшой поломки обойтись без вызова мастера. Надеемся, материал был вам полезен.

Регулировка зазора

Регулировки производятся только на холодном двигателе. Текущий тепловой зазор определяется специальными плоскими металлическими щупами разной толщины. Для изменения зазора на коромыслах есть специальный регулировочный винт, который проворачивается. В системах с толкателем или регулировочными шайбами регулировка производится путем выбора деталей необходимой толщины.

Рассмотрим пошаговый процесс регулировки клапанов для двигателей с толкателями (стаканами) или шайбами:

  1. Снимите клапанную крышку двигателя.
  2. Проверните коленчатый вал так, чтобы поршень первого цилиндра оказался в верхней мертвой точке. Если по меткам это сделать сложно, можно открутить свечу зажигания и вставить отвертку в колодец. Ее максимальное перемещение вверх будет мертвой точкой.
  3. Используя набор плоских щупов измерьте зазор в приводе клапанов под кулачками, которые не нажимают на толкатели. Щуп должен иметь плотный, но не слишком свободный ход. Запишите номер клапана и значение зазора.
  4. Проверните коленчатый вал на один оборот (360 °), чтобы поршень 4-го цилиндра оказался в ВМТ. Измерьте зазор под остальными клапанами. Запишите данные.
  5. Проверьте, в каких клапанах зазор находится вне допуска. Если такие есть, подберите толкатели нужной толщины, снимите распредвалы и установите новые стаканы. На этом процедура завершена.

Рекомендуется проверять зазоры каждые 50-80 тысяч километров пробега. Значения стандартных зазоров можно найти в руководстве по ремонту автомобиля.

Правильно отрегулированный и настроенный газораспределительный механизм обеспечит плавную и равномерную работу двигателя внутреннего сгорания. Это также положительно скажется на ресурсах двигателя и комфорте водителя.

Как будут работать клапана при неправильно выставленном зазоре

Двигатель работает в жёстком температурном режиме, от высокой температуры металл расширяется. Поэтому, если толкатель плотно прижимается к кулачку распредвала, происходит следующее:

  1. При нагреве впускной клапан не сможет герметично прилегать на своё место, и часть воспламенившейся смеси будет выброшена через эту щель.
  2. Из-за неплотного прилегания широкой части клапана к блоку нарушается его охлаждение, и он быстрее разрушается. Особенно это касается выпускных клапанов, работающих в более жестких температурных условиях. Впускные охлаждаются поступающей смесью.
  3. Нарушается компрессия, мощность заметно падает, износ деталей сильно ускоряется.

То же самое произойдет, если неплотно закрываются выпускные клапана.

Уменьшится зазор может из-за износа фаски на широкой части клапана – «тарелке», да и его «седло» также изнашивается из-за постоянных ударов и высокой температуры. Поэтому «тарелка» постепенно утопает в «седле» немного глубже, а толкатель приближается к кулачку. Конечно, эти величины очень малы – микроны, но всё-таки постепенно начинают сказываться на работе двигателя.

Случается и обратная ситуация, когда зазор слишком велик. Например, неизбежно происходит износ кулачков распредвала и поверхности толкателя. Зазор между ними увеличивается. В итоге нарушается работа двигателя – впускные клапана открываются чуть позже, и смесь не успевает попасть в камеру сгорания в достаточном количестве. От этого мощность двигателя падает, и работает он с шумом – из-за стука распредвала по толкателям. Ситуация усугубляется и более поздним открытием выпускных клапанов, отчего отработанные газы удаляются из цилиндра не полностью.

В любом случае, как только двигатель стал хуже «тянуть», тем более еще и работать с большим шумом, пора отправляться на СТО. Иначе однажды поездка закончится вызовом эвакуатора, а затем заменой некоторых узлов двигателя. Так экономия нескольких сотен рублей и часа времени приводит к длительному и дорогостоящему ремонту.

Гость форума
От: admin

Эта тема закрыта для публикации ответов.