Выпускные клапаны с натриевым охлаждением (7 видео)

Смысл применения полого клапана с натрием — натрий является жидким металлическим теплоносителем, который отводит теплоту от головки (тарелки) клапана в его стержень и далее в направляющую втулку.

Способ охлаждения клапанов с помощью натрия был создан в 30-х годах прошлого века в авиации, когда практически еще не было никаких жаропрочных никелевых сплавов (они появились только в 40-х годах с началом производства лопаток турбин турбореактивных двигателей), и широко применялся на тихоходных авиационных поршневых моторчиках при оборотах до 3000 об/мин. Дальнейшее распространение практически не получил, в настоящее время на современных моторах вообще не применяется .

Почему? А патамушта :
1) обороты нынче высоки, натрий опаздывает,
2) для натрия нужен большой диаметр клапана, что вызывает большие силы инерции, мощные пружины, огромные усилия на привод механизма, колоссальные потери мощности,
3) катастрофическое увеличение себестоимости неоправданно усложненной конструкции,
4) давно появились жаропрочные материалы, которые отлично работают при данных температурах без всякого натрия.

Вывод :
Придурки, которые пытаются найти клапаны с натрием — это самые настоящие придурки .

Содержание

Натрий из клапанов. Все что вы хотели знать, но боялись спросить ?
lenivec
Выпускные клапаны с натриевым охлаждением
Клапаны
🔥 Видео

Видео:Как отличить направляющие клапанов ( впуск и выпуск )Скачать

Натрий из клапанов. Все что вы хотели знать, но боялись спросить ?

Вы используете Internet Explorer устаревшей и не поддерживаемой более версии. Чтобы не было проблем с отображением сайтов или форумов обновите его до версии 7.0 или более новой. Ещё лучше — поставьте браузер Opera или Mozilla Firefox.

lenivec

аксакал

Фотографии этапов получения натрия из зиловских выпускных клапанов.
Эти клапаны вместе с двигателями привозят в металлолом. Иногда б\у клапаны привозят отдельно от двигателей. Не перепутайте их с впускными. Впускные БОЛЬШЕ по диаметру тарелки.

Все этапы получения необходимо осуществлять в защитных очках (лучше полнолицевой маске) и рабочей одежде, т.к. даже маленький кусочек натрия дает при окислении достаточное к-во щелочи для тяжелого повреждения глаза или образования маленькой дырочки в одежде. И вообще помнить о том, что возня с расплавленным натрием — мероприятие повышенной опасности, соответсвенно выбирая место для мероприятия.

Первый этап — нагревание клапанов до 130-180 градусов с целью расплавить натрий. После прогревания клапаны переворачиваюся тарелкой вниз и охлаждаются. Это делается с целью возможно полного перемещения натрия в полость тарелки.

Второй этап — вскрытие полости клапана углошлифмашиной («болгаркой»). Необходимо «допилиться» до полости в двух точках — в середине шейки клапана (начало полости) и ближе к тарелке. Полностью отрезать шейку излишне, надо лишь пропилить стенку. На этой стадии налипший к стенкам полости натрий воспламеняется в месте реза и образующиеся мелкие крупинки окиси разбрасываются вращающимся кругом по сторонам (берегите глаза и одежду!). После окончания резки горение самостоятельно прекращается при остывании зоны реза.

Третий этап — обламывание шейки клапана. Шейку нужно обламывать посередине (по верхнему надрезу). Сталь клапана азотирована, закалена и в результате весьма хрупка. Надо положить клапан на две точки опоры (ближе к концам) и несильным ударом молотком в область надреза посередине обломить шейку.

Читайте также: Vav клапан с датчиком перепада давления в помещении

Четвертый этап — собственно выплавление и выбивание натрия.
Обломанные клапаны в положении вверх отверстием осторожно нагреваются до 150-160 градусов для полного расплавления натрия. Затем по одному быстро берутся плоскогубцами и жидкий натрий выбивается сильными ударами зажатого в плоскогубцы с перевернутым клапаном о твердый тяжелый предмет в подставленную емкость с машинным маслом. Вылетающий натрий часто загорается. В масле горение сразу прекращается, но нужно быть психологически готовым к попаданию достаточно большого кусочка горящего натрия куда либо помимо емкости с маслом. И соответственно выбирать для мероприятия такое место, где кусочки горящего натрия не будут представлять опасности и не смогут нанести материальный ущерб.

Из 6 клапанов добыто 6-7 граммов натрия.
На фото — исходные клапаны, надпиленные клапаны, клапаны с обломанной шейкой и выбитый в семисотграмовую банку с небольшим к-вом машинного масла натрий.

Видео:Извлечение седла клапана из гбц Камминс.Скачать

Выпускные клапаны с натриевым охлаждением

Клапаны, перекрывающие впускные и выпускные отверстия цилиндров двигателя, имеют ограниченные размеры и работают в тяжелых условиях: большие динамические нагрузки и высокие скорости перемещения в направляющих втулках при ограниченной смазке, сложность теплоотвода и неравномерный нагрев отдельных участков продуктами сгорания, обладающими повышенной коррозийной агрессивностью. Поэтому принятые материалы и конструкцияотдельных элементов клапана должны обеспечивать ему высокую прочность, износостойкость, стойкость против коробления корродирования.

Клапаны поршневых двигателей состоят из головки 2 и стержня 3 (рис. 1). Различают клапаны с плоской 2, выпуклой 7 и тюльпанообразной 8 головками. Головки обычно имеют небольшой (около 2 мм) цилиндрический поясок и уплотнительную фаску» снятую под углом 45 или 30°. Фаска с углом 30° применяется только для впускных клапанов, а угол 45° используется как для впускных, так и выпускных клапанов. Цилиндрический поясок позволяет сохранять основной размер клапана (d_k) в случае перешлифовки уплотняющей фаски при ремонтах, увеличивает жесткость его головки и предохраняет ее кромки от разрушения. Клапаны, оставшиеся без цилиндрического пояска, легко обгорают и становятся непригодными для работы.

Рис. 1 — Клапаны, направляющие втулки и седла клапанов

Чтобы улучшить теплоотвод и увеличить жесткость клапана поверхность его головки со стороны стержня выполняют наклонной с углом подъема 10-30° и плавным переходом к стержню (см. рис. 1). Для впускных клапанов угол выбирают около 10-15°, у выпускных он ближе к 20—30°.

Клапаны изготовляют из пруткового материала на горизонтально-ковочных машинах и тщательно обрабатывают. Уплотнительные фаски клапанов шлифуют и притирают к сёдлам, а стержни подвергают термообработке, шлифовке и полировке. В некоторых моделях ГАЗ, ЗИЛ и других двигателей стержни клапанов покрывают пористым хромом. Торцы стержней, соударяющиеся с коромыслами (регулировочными болтами в нижнеклапанных механизмах), на длине 3—5 мм закаливают до высокой твердости (двигатели ГАЗ, ЗИЛ и др.). Иногда их наплавляют твердыми сплавами или снабжают специальными легкосъемными стальными термообработанными наконечниками — колпачками, обладающими высокой износостойкостью (двигатель МЗМА-408).

На концах стержней клапанов в зависимости от принятого способа крепления клапанных пружин делают цилиндрические, конусные или фасонные проточки (см. рис. 1). Иногда в стержнях делают отверстия под чеку (ЗИЛ-5 и 120), а в дизеле В-2 стержни клапанов имеют осевое сверление с нарезкой и продольные шлицы с наружной стороны.

В автомобильных двигателях распространение получили клапаны (как впускные, так и выпускные) с плоской головкой и углом фаски 45°, причем с целью улучшения наполнения цилиндров головку впускного клапана делают больше головки выпускного. Отношение их диаметров в существующих конструкциях изменяется в пределах 1,1-1,3.

Читайте также: Схема подключения адсорбера ваз 2114 8 клапанов

Для впускных клапанов применяют также тюльпанообразные головки (см. рис. 1, позиция 8). По сравнению с плоскими головками они имеют лучшую обтекаемость со стороны входа потока и несколько улучшают процесс вихреобразования в цилиндре. Объясняется это тем, что за клапаном возникает движение потока воздуха, повторяющее геометрическую форму впадины в его головке.

Головка впускных клапанов во время работы периодически омывается сравнительно холодным потоком, но все-таки нагревается до температуры 300—400°С. Однако для впускных клапанов, изготовляемых обычно из хромистых 40Х, хромоникелевых 40ХН и аналогичных им сталей, это не представляет опасности. Поэтому головки их выполняют иногда с углом фаски 30° (например, в двигателях ЗИЛ-130 и др.). Такая фаска хотя и снижает общую жесткость клапана, но обеспечивает большую величину площади его проходного отверстия при заданной высоте подъема.

Выпускные клапаны работают в условиях более тяжелых, чем впускные, так как периодически омываются горячим потоком отработавших газов, содержащих сернистые и другие агрессивные компоненты. В карбюраторных двигателях они нагреваются до 700÷900°С (до темно-вишневого цвета), а в дизелях имеют обычно несколько меньшую температуру нагрева, но достаточную для того, чтобы заметно снизить прочность материала и вызвать опасность повышенного корродирования, коробления или обгорания кромок головки. Поэтому головку выпускных клапанов изготовляют из кремнехромистых, кремнехромоникелевых и других высоколегированных жаростойких и коррозионно-стойких сталей (например: 4Х9С2, Х12Н7С, 2Х18Н9 и т.д.), а стержни из хромистой или хромоникелевой сталей, обладающих хорошей износостойкостью. Клапаны, изготовленные из двух таких материалов путем метода стыковой сварки, отличаются высокой жаростойкостью, хорошей износостойкостью и не вызывают излишнего удорожания производства.

Выпускные клапаны часто делают с выпуклой головкой (см. рис. 1, позиция 7), что улучшает их обтекаемость со стороны цилиндра, а также увеличивает общую прочность и жесткость конструкции.

Чтобы уменьшить тепловую напряженность выпускных клапанов в ряде двигателей (особенно форсированных), применяют натриевое охлаждение. С этой целью клапан делают полым с утолщенным стержнем (см. рис. 1, позиция 9) и примерно наполовину полости заполняют металлическим натрием, температура плавления которого составляет около 100° С. В рабочем (горячем) состоянии двигателя натрий, будучи в расплавленном виде и перемещаясь внутри полости при возвратно-поступательном движении клапана, увеличивает интенсивность отвода тепла от горячей головки к более холодному стержню и далее к направляющей втулке. Благодаря этому, а также затрате тепла на испарение натрия нагревание головки клапана уменьшается на 100—200°С.

Натриевое охлаждение применяется, в частности, для выпускных клапанов V-образных двигателей ЗМЗ-66 и ЗИЛ-130. Полость в стержне 1 заполнена в них натрием 11 и заделана накладкой 13, как показано на рис. 2, а. На уплотнительные фаски выпускных клапанов этих двигателей наплавляют слой 12 особо твердого, износостойкого и антикоррозионного сплава.

Рис. 2 — Впускной клапан двигателя ЗИЛ-130 с механизмом вращения

Метод наплавки фасок у выпускных клапанов вообще широко применяется в современном автомобильном двигателестроении. Для этих целей используются сплавы типа стеллита с кобальтовой основой и содержанием хрома и вольфрама. Наплавка имеет обычно толщину около 2 мм и позволяет значительно дольше сохранять удовлетворительную герметичность закрытия выпускных отверстий цилиндров.

Для поддержания в рабочем состоянии контактных поверхностей уплотнительных фасок выпускных клапанов иногда применяют специальные устройства, позволяющие принудительно проворачивать клапаны в процессе работы. В качестве примера на рис. 2 показано устройство, применяемое на двигателе ЗИЛ-130.

Источник: Райков И.Я., Рытвинский Г.Н. Двигатели внутреннего сгорания, 1971 г.

Читайте также: Зазоры клапанов для 4g15

Видео:КЛАПАНА двигателя. Как отличить ВПУСКИНЫЕ и ВЫПУСКНЫЕ. Как найти ПОДДЕЛКУ клапанов двигателяСкачать

Клапаны

Для работы четырехтактного ДВС требуется как минимум по два клапана на цилиндр — впускной и выпускной. В настоящее время применяются клапаны тарельчатого типа со стержнем. Для улучшения наполнения цилиндра горючей смесью диаметр тарелки впускного клапана делается больше, чем у выпускного. Седла клапанов изготовленные из чугуна или стали, запрессовываются в головку блока цилиндров.
При работе двигателя клапаны подвергаются значительным механическим и тепловым нагрузкам, поэтому для их изготовления применяются специальные сплавы. Иногда для улучшения охлаждения клапанов высокофорсированных двигателей применяют клапаны с полым стержнем, который заполняется натрием. Натрий при рабочих температурах плавится и в расплавленном виде перетекает внутри клапана, перенося тепло от более нагретой тарелки клапана к стержню. Для лучшей очистки рабочей фаски от нагара и равномерной теплопередачи иногда применяются различные механизмы для вращения клапана.
ГРМ могут быть нижнеклапанными и верхнеклапанными, но в современных двигателях используются только верхнеклапанные ГРМ, когда клапаны располагаются в головке цилиндров. Клапан удерживается в закрытом состоянии с помощью пружины, а открывается при нажатии на стержень клапана. Клапанные пружины должны иметь определенную жесткость для гарантированного закрытия клапана при работе, но жесткость пружины не должна быть чрезмерной, чтобы не увеличивать ударной нагрузки на седло клапана. Иногда для уменьшения возможности резонансных колебаний используются пружины уменьшенной жесткости, но на один клапан устанавливается по две пружины.

При использовании двух пружин они должны быть навиты в разные стороны, чтобы не произошло заклинивания клапана в случае поломки одной из пружин и попадания ее витка между витками другой пружины. Для снижения потерь на трение в ГРМ сейчас широко применяются ролики, размещаемые на рычагах и толкателях привода клапанов.

Рис. Замена трения скольжения трением качения путем применения в клапанном механизме роликов дает возможность уменьшить потери на привод клапанов

При открытии (опускании) впускного клапана через кольцевой проход между тарелкой клапана и седлом проходит топливно-воздушная смесь (или воздух) и заполняет цилиндр. Чем больше будет площадь проходного сечения, тем полнее заполнится цилиндр, а следовательно, и выходные показатели этого цилиндра при рабочем ходе будут выше. Для лучшей очистки цилиндров от продуктов сгорания желательно также увеличить диаметр тарелки выпускного клапана. Размеры тарелок клапанов ограничены размером камеры сгорания, выполненной в головке цилиндров. Лучшее наполнение цилиндров и их очистка обеспечиваются при использовании большего, чем два, числа клапанов на один цилиндр. Встречаются трехклапанные (два впускных и один выпуск ной) системы и пятиклапанные (три впускных и два выпускных) системы.

Рис. Четырехклапанная камера сгорания. Применение газораспределительного механизма с четырьмя клапанами на цилиндр в дизельном двигателе

Впервые четыре клапана на цилиндр были использованы еще 1912 г. на двигателе автомобиля Peugeot Gran Prix. Широкое использование такой схемы на серийных легковых автомобилях началось только в 1970-е гг. Сейчас ГРМ с четырьмя клапанами на цилиндр стали практически стандартными для двигателей европейских и японских легковых автомобилей. Некоторые из двигателей Mercedes имеют по три клапана на цилиндр, два впускных и один выпускной, с двумя свечами зажигания (по одной с каждой стороны от выпускного клапана).
Двигатели некоторых автомобилей группы Volksvagen-Audi и ряд японских двигателей используют пять клапанов на цилиндр (три впускных и два выпускных), но при таком числе клапанов значительно усложняется их привод.

Рис. Трехклапанный ГРМ. Компания DaimlerChrysler утверждает, что ГРМ с двумя впускными, одним выпускным и двумя свечами зажигания обеспечивает снижение вредных веществ в отработавших газах