Перепускной клапан

Перепускной клапан Blow-OFF своими руками

Откройте любой журнал по тюнингу и вы увидите целую кучу выпускных клапанов (Blow-Off). Некоторые из них свистят, другие визжат, некоторые с дополнительными наружными отверстиями другие выпускают наружу половину а половину воздуха пускают по кругу. Как мы уже неоднакратно замечали многие большие блестящие клапана работают совсем чуть лучше (в плане мощности), чем заводские. Однако не останавливает владительцев турбовых машин от покупки этих клапонов и они по-прежнему продолжают считать эти устройства серьезной ступенькой для повышения мощности.


Производители устанавливают рециркулируещие клапана чтобы добиться следующего: чтобы снизить шум от компрессора, который возникает при закрытии дроссельной заслонки для ускорения отдачи от турбины при переключении передач для устранения проблем, вызванных тем, что воздух уже посчитан компьютером (т.е. прошел через через расходомер)

Большинство осущаствляемых «доработок» клапана служит для того, чтобы сделать переключения передач, как можно более громкими.

Что же такое выпускной клапан?
Выпускной клапан размещается между выходом и входом турбо-компрессора (другое название рециркулирующий клапан (перепускной клапан)) — клапан открывается когда определенное количество разряжения (вакуум) образуется во впускном коллекторе.
Когда вы давите на педаль газа и машина набирает наддув — клапан закрыт.
Но когда вы быстро убирате ногу с педали, во впускном коллекторе создается разряжение, это вызывает открытие клапана, соотвественно воздух с выхода турбины направляется обратно на вход. Это предотвращает компрессор (крыльчатку) турбины от повреждений, а также способствует тому что турбина не замедляется, так как поддерживается поток воздуха проходящий через нее.

Наибольшие отверстия в клапане предназначены для соединения с выходом и входом турбины, а для соединения с впускным коллектором используется отверстие маленького диаметра. Клапан не обязательно соединяется с турбиной, а может быть подключен где-нибудь в районе интеркулера. Для удержания клапана в закрытом состоянии, при отсутствии вакуума, — служит пружина.

Не так давно я осматривал свой старенький Ниссан Максима турбо (88 г.в., 2 литра, V6) и обнаружил что там нет выпускного клапана. Действительно в то время это практиковалось на Ниссанах, при наличии автоматической коробки — педаль газа удерживается нажатой при переключении передач и нет необходимости в клапане, так как турбина итак не замедляется.

Но измерения двух параметров показало значительную разницу в давлении на впуске, при неожиданном отпускании газа. Два очень чувствительных индикатора давления были установлены в машину. (один из них меряет разряжение, т.е. негативное давление — был установлен перед турбиной).

При неожиданном отпускании газа случилось следующее, стрелка датчика давления начала прыгать показывая волны наддува, ходящие между турбиной и закрытой дроссельной заслонкой. Но что было действительно интересным, так это то что индикатор показывающий разряжение тоже начал прыгать. Это могло быть только следствием того что турбокомпрессор начал быстро замедляться, что вызвало воздушные пробки в воздухе, который ранее беспрепятственно заходил в турбину.

Так что в этой машине, несмотря на автоматическую коробку наши индикаторы показали что на турбину что-то воздействует при резком отпускании газа.
Но для модификации моего старого друга был отведен почти нулевой бюджет. Поэтому новый блестящий выпускной клапан за кучу зелени ей не грозил, и даже вариант дешевого выпускного клапана, который делает компания Bosch (номер по каталогу 0 280 142 103) — кстати многие заводские установки и некоторые тюнеры использует именно этот клапан, мне не подходил под бюджет.
Поэтому я использовал выпускной клапан, который не стоил мне и цента. Ok, ok, ну может быть я потратил пару баксов на пластиковые T-образные соединители…

Итак, как сделать выпускной клапан
Если вы посмотрите на свалке старых автомобилей, то обнаружите что многие машины имеют клапана, которые добавляют воздух в выпуск. Эти клапана, состоят из вакуумной диафрагмы которая поднимается с седла и открывает доступ воздуха. В дополнение, существуют разные клапана (основанные на пружинках) которые открываются когда давление с одной стороны отличается от давления с другой.
Митсубиши Кольт — одна из машин с такими клапанами. И некоторые Ниссаны тоже используют их. Какой точно Ниссан я не помню, дело было уже давно я просто подобрал этот клапан на дороге возле магазина, торгующего выпускными системами. Я бы порекомендовал вам направиться на ближайшую автосвалку — там такого «добра» должно быть много.

На верху такого клапана расположена диафрагма, которая работает от вакуума, и два большего диаметра отверстия расположены по бокам.
Клапан довольно легко был разобран на части. Левая часть состоит из пластинок, но нам они не нужны. Центральная секция содержит диафрагму. Клапан конечно нужно хорошо почистить — больше ничего не требуется. Большие отверстия прекрасно подходят для шлангов диаметром ¾ дюйма.

Установка
Ну вообщем сразу скажу, что мне немного повезло с диаметром. Недавно установленный интеркулер имел соединения как раз диаетром ¾ дюйма, и соединения перед турбиной имело тоже такой же размер.: -) Тут как раз мне и пригодились пластиковые Т-образные соединители, я купил их в хозяйствнном магазине (такие используеются в системах полива — в нашем случае они прекрасно подходят, только держите их подальше от тепла). Не забудьте, что клапан у нас направленный. Для подключении к впускному коллектору также использовались существующие шланги и снова пригодился Т-образный соединитель, но меньшего размера.

Результаты
То что сразу бросилось в глаза, так это то что стрелка прибора, показывающего наддув теперь пригала гораздо меньге когда резко отпускаешь газ, стрелка прибора показывающего разряжение шевелилась только если быстро убрать ногу с педали нажатой в пол, при обычных сбросах газа — стрелка так не плясала как раньше.
Снова нажимаем на газ, и замечаем что наддув набирается быстрее — отдача машины также улучшилась, хотя и не сильно, — я думаю на дороге это не будет заметно.

Тестирование на холостых оборотах показало, что вакуума достаточно чтобы клапан приоткрывался, но это не так страшно, так как клапан рециркулирующий и воздух не пропадает из системы, а остается в ней уже измеренный МАF-ом и отфильтрованный. Кстати, большинство заводских клапанов и нерегулируемых тюнинговых остаются открытыми на холостых. Это конечно же влияет на мощностные характеристики — так как набор наддува происходит медленнее, так как по началу часть воздуха попадает под рециркуляцию (клапан то еще открыт).
И для доказательства этого мы произвели замеры. Для создания наддува в 0.3 бара (4.4 psi) с клапаном потребовалось 3.1 секунды, а без клапана это время было 3 секунды. Хотя вообщем-то это минимальное изменения и большинство людей такое просто не заметит.

Выводы
Ну те из Вас, кто рассчитывал получить за бесплатно большой блестящий клапан на халяву, — наверное не впечатлились. Однако данный клапан призван прежде всего для того, чтобы уменьшить всплески наддува при отпускании газа, и со своими функциями он прекрасно справляется.

Теперь о давлении
С таким типом клапана, вакуум, воздействующий на диафрагму должен превышать давление наддува воздействующее в обратном направлении на диафрагму, прежде чем клапан будет открыт. Это может вызвать задержку открытия клапана на какое-то время, однако тестирование вместе с клапаном, выбрасывающим воздух в атмосферу показало, что часть воздуха все таки уходит в атмосферу. (Заметьте однако, что данный клапан не предназначен для сброса воздуха в атмосферу, так как он остается открытым на холостых и поэтому измеренный и отфильтрованный возлух будет убегать в атмосферу, что не есть хорошо).

Перепускной клапан

1. ПЕРЕПУСКНОЙ КЛАПАН преимущественно для регулирования производительности поршневого компрессора , содержащий седло, выполненное в виде обечайки с каналами для прохода газа, и установленную с ее наружной стороны цилиндрическую ступенчатую задвижку, связанную с промежуточным элементом, шарнирно соединенным со штокон привода, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, промежуточный эле ,мент выполнен в виде шайбы, размещенной внутри обечайки и шарнирно соединенной с задвижкой. (О CZ со о:) со 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1013638 A

3(5П F 04 В 49/02I F 16 К,З/24

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3002091/25-06 (22) 05 .11.80 (46) 23.04.83. Бюл. Р 15 (72) Н.M.Ãóëûé, М.И.Хомовский, И.А,Елфимов, Ю.А.Сидоренко и Л.А.Романенко, (71) Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторско-технологичес кий институт компрессорного машиностроения

{53) 621.512-33(088 8) в (56) 1. Патент Англии Р 1354239, кл. F 2 U, 1974. (54) (57) 1. ПЕРЕПУСКНОй IGIAIIAH преимущественно для регулирования производительности поршневого компрессора, содержащий седло, выполненное в виде обечайки с каналами для прохода газа, и установленную с ее наружной стороны цилиндрическую ступенчатую задвижку, связанную с промежуточным элементом, шарнирно соединенным со штоком привода, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения надежности, промежуточный эле,мент выполнен в виде шайбы, размещенной внутри обечайки и шарнирно соединенной с задвижкой.

1 013638

Составитель В;Лазуткин

-Техред С.Мигунова Корректор A.Òÿñêî

Редактор Г ° Ус

Заказ 2973/42 Тираж 663 Подпис нсе

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г,Ужгород, ул.Проектная, 4

2, Клапан по п. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что в обечайке ныполнены окна, на боковой поверхности шайбы — кольцевой паз, а шарнирное

Изобретение относится к компрессоростроению и касается газораспределительнйх органов.

Известен перепускной клапан, содержащий седло, выполненное в виде 5 обечайки с каналами для прохода газа, и установленную с ее наружной стороны цилиндрическую ступенчатую задвижку, связанную с промежуточным элеменS том, шарнирно соединенным со штоком привода 11) .

Однако в известном клапане задвижка жестко соединена с промежуточным элементом, что снижает надежность.

Цель изобретения — повышение надежности.

Укаэанная цель достигается тем, что в перепускном клапане, содержащем седло, выполненное в виде обечайки с каналами для прохода газа, 20 ,и установленную с ее наружной стороны цилиндрическую ступенчатую задвижку, снязанную с промежуточным элементом, шарнирно соединенным со штоком привода, промежуточный элемент ныпол- 25 нен н виде шайбы, размещенной внутри обечайки и шарнирно соединенный с задвижкой.

Кроме того, в обечайке выполнены 3Q окна, на боковой поверхности шайбыкольцевой паэ, а tdapHHpHoe соедине» ние шайбы с задвижкой ныполнено в ни,де закрепленных на последней пальцев, расположенных в окнах-и пазу. 35 соединение шайбы с задвижкой выполнено в вице закрепленных на последней пальце в, расположенных в окнах и пазу.

На чертеже изображен клапан, продольный разрез.

Перейускной клапан содержит седло, выполненное в виде обечайки 1 с каналами 2 для прохода газа, и установ ленную с ее наружной стороны цилиндрическую ступенчатую задвижку 3, связанную с промежуточным элементом, шарнирно соединенным с штоком 4 привода. Промежуточный элемент выполнен в виде шайбы 5, размещенной внутри обечайки 1 и шарнирно соединенный с задвижкой 3, а в обечайке 1 выполнены окна 6, на боковой поверхности шайбы 5 — кольцевой паэ 7, а шарнирное соединение шайбы 5 с задвижкой

3 выполнено в виде закрепленных на .последней пальцев 8, расположенных в окнах 6 и пазу 7. Герметизация каналов 2 осуществляется по выступу 9 и уплотнению 10 обечайки, При регулировании производительности поршневого компрессора, клапан устанавливает- ся на цидиндре 11, для подключения его рабочей полости 12 к дополнительному объему 13.

При работе компрессора клапан находится в закрытом состоянии.

При регулировании производйтельности задвижка 3 поднимается и полость 12 цилиндра 11 сообщается с дополнительным объемом 13. Производительность компрессора снижается. Шарнирное соединение шайбы 5 с задвижкой 3 позволяет повысить надежность клапана,

Назначение и особенности устройства

Назначение клапана, открывать и закрывать отверстия в головке блока цилиндров для выпуска отработанных газов либо впуска новой рабочей смеси. К основным элементам детали относятся головка и стержень. Переход от стержня к головке служит для плавного отвода газов, чем он плавней, тем лучше будет наполнение, либо очистка камеры сгорания.

Отработанные газы, выходя из камеры сгорания, создают сильное избыточное давление, а чем меньше площадь тарелки клапана, тем меньшие нагрузки он испытывает, вот почему выпускной клапан двигателя делается меньшего диаметра, а требования к нему выше. Так, при работе, головка выпускного клапана нагревается до 800-900.°С на бензиновых двигателях и до 500-700°С на дизельных моторах, впускной, нагревается до 300°С.

Именно по этим причинам при изготовлении выпускных клапанов нужны сплавы и материалы, обладающие повышенной жаропрочностью и содержащие большое количество легирующих присадок. Клапана делают из 2-х частей: головку из жаростойкого материала, стержень из углеродистой стали. Для изготовления клапана ДВС эти заготовки сваривают и шлифуют.

Выпускные клапана, в месте контакта с цилиндром, покрывают твёрдым сплавом. Толщина сплава порядка 1,5-2,5 мм. Такое покрытие позволяет избежать коррозии.

По причине меньших нагрузок при изготовлении впускных клапанов используют хромистые или хромоникелевые стали со средним содержанием углерода. При вводе рабочей жидкости в камеру сгорания, топливо отводит часть температуры от клапана и его составляющих, из-за чего температурные перепады у него ниже.

На эффективность работы клапана большое влияние оказывает его форма. Чем более она обтекаемая, тем выше скорость входящего или выходящего заряда смеси. Чаще всего головку клапана делают плоской, для облегчения изготовления детали, удешевления её производства и сохранения жёсткости.

Однако, в двигателях, испытывающих повышенные нагрузки, например, форсированных, в связи со спецификой самого двигателя применяют впускные клапана с вогнутыми головками. Такое устройство уменьшает массу детали и инерционную силу, возникающую при работе.

Стыковка клапана с седлом осуществляется по тонкому ободку на поверхности головки цилиндров — фаске. Стандартный угол наклона фаски впускных клапанов составляет 45°, у выпускных 45° или 30°. При изготовлении головок цилиндра фаски шлифуют, а затем, при установке клапана, каждый притирают к седлу. Ширина ободка должна быть не менее 0,8мм.

Ободок не должен прерываться по всему периметру окружности тарелки клапана. Сочленение между клапаном и седлом нужно уплотнить наверняка, вот зачем угол фаски клапана, по наружной стороне фаски, делают меньше угла седла на 0,5-1°.

В некоторых двигателях, для большей сохранности изделия, применяют устройство принудительного вращения клапана. В процессе работы на фасках откладывается нагар, нарушается уплотнение, появляются механические повреждения, это резко снижает эффективность работы мотора. Проворачиваясь, клапан ДВС распределяет нагрузку равномерно по всей поверхности фаски и принудительно очищает ее.

После фаски головки, у клапана имеется специальный поясок, в виде цилиндра. Эта конструктивная особенность позволяет уберечь его от перегрева и обгорания, а так же делает головку более жёсткой. Кроме того, при притирке, диаметр клапана остаётся прежним.

Пружинное стопорное кольцо предотвращает падение клапана в камеру сгорания двигателя, в случае, если элементы крепления хвостовика поломаются.

При соприкосновении с кулачком распределительного вала, или коромыслом, торцы клапана подвергаются большим нагрузкам. Поэтому для предания им жёсткости и износостойкости, их закаливают, или надевают на них специальные колпачки из высокопрочных сплавов.

Впускные клапана снабжают специальными резиновыми маслосъёмными колпачками, для предотвращения попадания через зазор масла в камеру сгорания в период такта впуска.

Выпускные клапана, работая в экстремальных температурных режимах, могут заклинить в отверстии направляющей втулки. Что бы этого не произошло, их стержни делают меньшего диаметра вблизи головки, по сравнению с поверхностью на остальной длине.

Сухарики, удерживающие клапанные пружины, держатся за сам клапан при помощи крепления, обеспеченного выточками.

Диаметр стержня выпускных клапанов больше диаметра стержня впускных, головка клапана — меньше. Такой конструктивный приём позволяет отвести от клапана больше тепла и понизить его температуру. Однако этот приём увеличивает сопротивление потока газов, делая очистку камеры сгорания менее эффективной. При расчётах, этот параметр сложно узнать, поэтому им пренебрегают, считая давление при выпуске большим, чем давление при впуске, что компенсирует недостаток с лихвой.

Для увеличения эффекта охлаждения выпускного клапана внутри его делают пустотелым. Пустое пространство заполняют металлом с низкой температурой плавления, обычно жидким натрием. Нагреваясь от головки клапана, пары жидкого натрия поднимаются в верхнюю, боле холодную часть, забирая большую часть тепла с собой. Там они соприкасаются с менее нагретой частью стержня и отдают тепло ей.

Пружины клапана

Пружина работает в условиях больших нагрузок. Основная её задача заключается в создании надёжной и плотной стыковки клапана и седла. Испытывая нагрузки, пружина может сломаться, зачастую это происходит по причине вхождения её в резонанс. С целью предотвращения этого явления, витки пружины делают с переменным шагом.

Так же можно изготовить коническую или двойную пружину. Двойные пружины обладают дополнительным плюсом, так как наличие двух деталей повышает надёжность механизма и уменьшает общий размер пружин.

Дабы исключить возможность резонанса в двойной пружине, направление витков внутренней и внешней пружин делают разными. Так же это позволяет удержать обломки детали, в случае поломки пружины, осколки задержатся между витками.

Пружины для клапанов изготавливают из проволоки, материал которой — сталь. После придания формы, изделие закаляют и подвергают отпуску. Для повышения прочности, обдувают воздухом с добавлением абразивного материала.

Что бы избежать коррозии, пружины обрабатывают оксидом цинка или кадмия. Концы пружин шлифуют и придают им плоскую форму. Это делается для более эффективной фиксации торцов пружин со специальными неподвижными тарелками в блоке цилиндров. Тарелки изготавливают из стали с низким содержанием углерода, верхнюю тарелку фиксируют на клапане при помощи сухарика.

Количество клапанов в двигателе

Когда речь заходит о клапанах, многие задаются вопросом: «сколько клапанов в двигателе должно быть?» Однозначного ответа нет, определить чёткое количество можно только изучив конструктивные особенности мотора. Учитывая, что в четырёхтактной силовой установке клапан осуществляет такты впуска и выпуска, значит минимальное количество на один цилиндр — два, один впускной и один выпускной.

Современные силовые установки наиболее часто используют конструкцию с четырьмя клапанами (двух впускных и двух выпускных) на каждый цилиндр. При открытии клапана в образовавшееся отверстие происходит заброс топливной смеси, или выход отработанных газов. Чем больше отверстие, тем эффективней будет наполнение или очистка. Соответственно коэффициент полезного действия мотора так же увеличится.

Увеличить отверстие за счёт увеличения тарелки клапана нельзя, поскольку её размер ограничен размером камеры сгорания. Поэтому для улучшения качества смесеобразования устанавливают большее количество клапанов на один цилиндр.

Встречаются схемы, в которых применяются два, три, и даже пять клапанов на цилиндр. Учитывая, что процесс наполнения более важен для работы двигателя, количество впускных клапанов в нечётных схемах всегда больше.

Назначение устройства

Любое теплоснабжение адаптируют для подходящей температуры и давления в системе. Исполнение такой задачи возможно с помощью соответствующих клапанных устройств.

Принцип работы перепускного клапана системы отопления базируется на автоматике или полуавтоматике.

Каждое устройство соответствует параметрам определенного теплового снабжения. Для этого рассчитываются характеристики, составляется определенная схема и выбирается оптимальный регулирующий клапан на отопление.

Основные критерии для выбора перепускного клапана:

  1. Температурный режим, потому что клапан должен работать даже при максимальных термических перепадах.
  2. Начальное и максимальное давление. У каждого изделия имеются свои пределы срабатывания. Они должны быть меньше на 10% по сравнению с максимальным.
  3. Какой теплоноситель внутри клапана. Здесь используется как вода, так и антифриз. Но во втором варианте возможны проблемы. Воздушный клапан не рассчитан на работу с жидкостями плотнее воды.

Подходящий вариант подбирается еще на этапе расчета. Работа устройства и схожих элементов должна состоять в стабилизации системы при возникновении критических ситуаций. Очень важно знать виды клапана и их особенности.

На видео представлена характеристика одного из видов клапанов системы отопления:

Перепускные клапаны

Перепускной клапан для отопления нужен для препятствия бесконтрольному росту давления и разрушению всей системы. Принцип работы достаточно простой: на седло устройство в отопительной системе действует давление теплоносителя.

При усилии, которое меньше внешнего напора, происходит перемещение штока и вывод некоторой доли горячей воды. После приведения в стабильное состояние седло возвращается в начальное положение.

Имеется два варианта таких изделий: с постоянным давлением срабатывания и возможностью ручного регулирования такого параметра. Предпочтителен второй вариант, который позволяет адаптировать под любые условия.

Перепускное устройство выполняет такие функции:

  • Снижается нагрузка гидравлического плана на насос для циркуляции.
  • Не дает появляться и распространяться ржавчине. При превышении температуры начинает выделяться кислород — основная причина появления коррозии.
  • Понижается уровень шума теплоснабжения. Если не будет регулирующего клапана, то возрастет циркуляция воды, что ведет к повышению шума и вибраций.

Ставить его необходимо только в системах закрытого типа.

Для гравитационного отопления устройство давления не нужно. При выходе за пределы температурного режима расширение теплоносителя компенсируется через раскрытый расширительный бак.

Перепускной клапан выполняет несколько важных функций в системе отопления

Варианты для регулирования

Редукционные изделия для отопления работают на основе перемены сечения трубопровода. Это помогает ограничить приток теплоносителя. Для этого имеются головка регулирования и арматура запорного типа. Перепускные устройства подразделяются на следующие виды:

  1. Имеющие ручную регулировку потока. Это наиболее простые и работоспособные регулировочные устройства для отопительных конструкций. Они очень популярны, в том числе для очень сложных систем и закрытых помещений.
  2. С механической термической головкой. Когда случается воздействие на термоэлемент температурного характера, то он расширяется, и начинается давление на седло клапанного устройства. Далее шток опускается, ограничивая поток теплоносителя.
  3. Имеющие сервопривод. Чтобы подобное устройство работало, необходимо элемент управления подключить к блоку управления в виде программатора или обычного датчика. После получения управляющей команды через сервомеханизм меняется положение штока и происходит регулирование объема протекающего теплоносителя.

Такие виды устройств позволяют регулировать в системах теплоснабжения главный параметр — режим температуры.

Перепускные клапаны с ручной регулировкой широко распространены в эксплуатации

Устанавливать регуляторы необходимо в обвязке радиаторов, батарей или частях теплого пола.

Один из вариантов регулировки клапана отопления представлен на видео:

Изделия для отопления являются очень важными элементами в подобных системах. С их помощью можно регулировать температуру батарей и объем протекающего теплоносителя. Чтобы эксплуатация была долгой и не возникало проблем, необходимо периодически проводить его обслуживание и устранять неполадки, если они возникли. Ведь некоторые компоненты могут залипнуть или вовсе оказаться неисправными. Необходимо правильно производить расчет и подбирать устройство по необходимым характеристикам и параметрам.

Регулярное обслуживание систем отопления – главный элемент их длительной эксплуатации

Оставьте комментарий