Распределитель управляющего воздуха для реверсивного поршневого двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1990 года по МПК F02N9/04 

31

-гель, содержащий корпус 1 с впускны- ми 3, , 5 и выпускными 6 окнами, золотник 7, размещенный в нем с возможностью осевого перемещения и периодического сообщения впускного 5 и выпускного 6 окон между собой,, первый вспомогательный поршень 15, имеющий опускное отверстие для вспомогательного воздуха, возвратную пружину 8, взаимодействующую с золотником 7,и приводное устройство, выполненное в виде двух кулачков, имеющих профилированные участки 28 и 29, направляющие дорожки 26 и 27 каждого из которых выполнены на диске 2, установленном на валу, вращающемся синхрон- нб с коленчатым валом для запуска и реверса, и кулачкового следящего элемента 9 жестко соединенного с золотником 7 и расположенного с возможностью периодического взаимодействия с направляющей дорожкой 26 (27) каждого кулачка, причем направляющие

583064

дорожки 26, 27 обоих кулачков выполнены на одном диске 2, установленном на валу неподвижно в аксиальном нап- равлении, профилированный участок

28 одного из кулачков смещен относительно профилированного участка 29 направляющей дорожки 27 другого кулачка, участки 28 и 29 расположены

Q по разные стороны окружности, соответствующей нейтральному положению золотника 7, а золотник 7 снабжён вторым вспомогательным поршнем 16 с дополнительным впускным отверстием,

5 при этом профилированные участки 28 и 29 размещены на торцовой поверхности диска 2 и выполнены на диске 2 раздельно в виде внешней и внутренней направляющих, а следящий элемент

0 9 установлен с возможностью периодического взаимодействия с каждой из них. Приведен еще один вариант выполнения воздухораспределителя. 6 з.п., ф-лы, 3 ил.

Изобретение позволяет повысить эффективность работы устройства. Распределитель управляемого воздуха преимущественно для судового дизельного двигателя с системой воздушного запуска, в которой для каждого пускового клапана плиты имеется распределитель, содержащий корпус 1 с впускными 3, 4, 5 и выпускными 6 окнами, золотник 7, размещенный в нем с возможностью осевого перемещения и периодического сообщения впускного 5 и выпускного 6 окон между собой, первый вспомогательный поршень 15, имеющий опускное отверстие для вспомогательного воздуха, возвратную пружину 8, взаимодействующую с золотником 7 и приводное устройство, выполненное в виде двух кулачков, имеющих профилированные участки 28 и 29, направляющие дорожки 26 и 27 каждого из которых выполнены на диске 2, установленном на валу, вращающемся синхронно с коленчатым валом для запуска и реверса, и кулачкового следящего элемента 9, жестко соединенного с золотником 7 и расположенного с возможностью периодического взаимодействия с направляющей дорожкой 26 (27) каждого кулачка, причем направляющие дорожки 26, 27 обоих кулачков выполнены на одном диске 2, установленном на валу неподвижно в аксиальном направлении, профилированный участок 28 одного из кулачков смещен относительно профилированного участка 29 направляющей дорожки 27 другого кулачка, участки 28 и 29 расположены по разные стороны окружности, соответствующей нейтральному положению золотника 7, а золотник 7 снабжен вторым вспомогательным поршнем 16 с дополнительным впускным отверстием, при этом профилированные участки 28 и 29 размещены на торцовой поверхности диска 2 и выполнены на диске 2 раздельно в виде внешней и внутренней направляющих, а следящей элемент 9 установлен с возможностью периодического взаимодействия с каждой из них. Приведен еще один вариант выполнения воздухораспределителя. 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к распределителям управляющего воздуха для реверсивных поршневых двигателей внутреннего сгорания, в частности для морских дизельных двигателей.

Цель изобретения - повышение эффективности.

На фиг. 1 схематично представлен предлагаемый распределитель, продольное сечение по первому варианту; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - распределитель, продольное сечение по второму варианту.

Устройство (фиг. 1) «включает в се- бя корпус 1, с помощью которого блок (не показано) крепится над диском 2, скрепленным с валом (не показано), который вращается синхронно с коленчатым валом двигателя. Корпус 1 содер- жит впускные окна 3 и для воздуха и впускное окно 5 для сжатого управляющего воздуха, например, из- резервуара пускового воздуха двигателя и выпускное окно 6 для управляющего воздуха относительно взаимодействующего пускового воздушного клапана.

Золотник 7 распределителя, имеющий возможность осевого перемещения,

40

5

установлен в корпусе 1, имеет на своем верхнем конце нажимную пружину 8 и своим нижним концом жестко соединен с кулачковым следящим элементом 9. Пружина 8 монтируется между двумя противолежащими направляющими 10 и 11 пружины 8 на верхнем конце золотника 7 В показанном нейтральном положении золотника 7 подлежащая сторона направляющей 11 пружины 8 упирается в закраину его и промежуточное кольцо

12,смонтированное в корпусе соответственно и верхняя сторона направляющей 10 пружины упирается в закраину золотника 7 и трубчатый держатель

13,привинченный в корпусе 1 и имеющий центральное отверстие 1А большего диаметра, чем верхний конец золотника 7 распределителя.

Пружина 8 таким образом является пружиной двойного действия, так как она будет побуждать золотник 7 в нейтральное положение безотносительно к тому, переместился или нет вверх золотник 7, благодаря чему его верхний конец проходит в отверстие Н или перемещается вниз.

51

Золотник 7 распределителя имеет два противоположно направленных вспомогательных поршня 15 и 16, имеющих впускные отверстия для вспомогательного воздуха и противолежащими краевыми поверхностями, образующих кольцевые канавки 17 и 18, которые в нейтральном положении сообщаются с впускными окнами 3 и k воздуха соответственно. Центральное отверстие 19 проходит от верхнего конца золотника и через част его. Короткий канал 20, перпендикулярный к отверстию 19, соединяет это отверстие с наружной поверхностью золотника 7- В нейтральном положении канал 20 находится в соосно выравненном положении с выпускным окном 6 уп

равляющего воздуха в корпусе 1, как показано на фиг. 1, так что возможное давление управляющего воздуха в канале, ведущем к пусковому воздушному клапану, снижается через отверстие 19. В нейтральном положении канал управляющего воздуха от впускного окна 5 до выпускного окна 6 перекрывается.

Кулачковый следящий элемент 9 (фиг. 2) состоит из штифта 21 и плеча 22, интегрального с золотником 7 распределителя, штифт 21 крепится к нижнему концу плеча 22. Аксиально расположенная направляющая 23 в плече 22 взаимодействует с управляющим штифтом 2k, ввинченным в корпус 1, чтобы препятствовать вращению золотника 7 вокруг его собственной оси.

Одна из аксиально направленных боковых поверхностей, граней диска 2 (фиг. 1 и 2) содержит профилированную замкнутую канавку 25, выполненную на торцовой поверхности диска, которая может быть выполнена, например,-с помощью фрезерного станка с числовым управлением.Радиально внутренняя направляющая дорожка 26 и радиально наружная направляющая дорожка 27 канавки 25 соответственно образуют профилированные участки опорных поверхностей двух кулачков, которые размещены на торцовой поверхности диска 2 при пус- ке двигателя в соответствующих направлениях вращения,служат для управления осевым перемещением золотника распределителя и тем самым также для подачи управляющего воздуха на пусковой воздушный клапан. Точки А,В,С и D соответственно на профилированных участках 28 и 29 образуют точки начала и окончания активных секций кулачков,

т.е. секции, по которым кулачковый следящий элемент 9 будет следовать во время пуска двигателя в соответствующих направлениях. Как показано на фиг. 1 пунктирными линиями, круговые дуги 30 и 31, круговая зона зазора 32, имеющая большую радиальную ширину, чем штифт 21, кулачкового следящего элемента 9, предусмотрены между двумя профилированными участками опорных поверхностей. В нейтральном положении золотника штифт 21 устанав ливается в зоне зазора 32 с тем, чтобы ,дать возможность диску 2 свободно вращаться без вступления в контакт со штифтом 21. Это положение является нормальным во время непрерывной работы двигателя.

Еще более простой вариант реализации устройства распределителя управляющего воздуха показан на фиг. 3. Устройство содержит аналогично корпус 33, диск 3 приводимый в движение синхронно с коленчатым валом двигателя }и золотник 35 распределения, расположенный в корпусе 33 и имеющий возможность аксиально в нем перемещаться, при этом верхний конец золотника 35 смещается вверх посредством нажимной пружины 36, сжатой между направляющей 37 пружины 36 к корпусом 33. Корпус 33 содержит два впускных окна 38 и 39 для объединенного вспомогательного управляющего воздуха, т.е. управляющий воздух в этом случае также играет роль вспомогательного воздуха о Кроме того, корпус 33 содержит также выпускное окно 40 для управляющего воздуха относительно пускового воздушного клапана.

Золотник 35 выполнен интегрально с двумя вспомогательными поршнями 41 и k2 и двумя впускными отверстиями. Эффективная площадь поршня 41 по су

ществу равна площади поверхности а, если только площадь канавки минимального зазора будет вычтена из этой площади, тогда как эффективная площадь поршня 42 равна разности между противоположными поверхностями В и С. Обе эффективные площади ориентированы таким образом, что после подачи сжатого воздуха они перемещают золотник 35 в направлении вниз в сторону диска 34. Центральное отверстие 43 проходит от нижней части золотника 35 и через его часть. Отверстие 43 (проходит от нижней части золотника 35 и через него)

71558306

а своем верхнем конце чеые отверстия 44 и на свонце через поперечные оти кольцевую канавку ной поверхностью золотразу под поперечными 45 отверстие 43 геррывается посредством следящего элемента 47. JQ

во .в в ет зо ся ж ме но ди ду ны не ки и шт те по не ок мы ко вс на ду ны но ки

Корпус 33 соединен с впускными окнами 38 и 39 и имеет кольцевые камеры- 48 и 49, которые соединяют впускные окна 38 и 39 с камерами над вспомога- з тельными поршнями 41 и 42. Для соеди- нения с выпускным окном 40 предусмот- ре на кольцевая камера 50. Выпускное отверстие 51 устанавливает соединение между внутренней частью корпуса 20 33 и атмосферой.

Выпу&кное отверстие 5 и кольцевая канавка 46 согласуются -друг с другом таким образом, что выпускное отверстие 51 независимо от положения золотника 25 35 сообщается постоянно с отверстием 43, тем самым открывая его в атмосферу. Давление управляющего воздуха в канале, ведущем к пусковому воздушному клапану, будет сбрасываться только 30 ние между нижней кромкой впускного

в случае, когда отверстия 44 соосно выравнены с кольцевой камерой 50 и тем самым сообщаются с выпускным окном 40. В этом варианте устройства упомяокна 3 вспомогательного воздуха и верхней кромкой впускного окна 5 уп равляющего воздуха и поэтому верхня кромка поршня 15 после небольшого

нутые два управляющих кулачка объеди- 5 дальнейшего перемещения вниз золотнинены, а опорные поверхности кулачков выполнены в виде одной замкнутой нац- равляющей 32 на боковой поверхности диска 34. Радиальная секция Е - F,

ка 7 клапана будет полностью перекрывать проход вспомогательному воздуху в кольцевую канавку 17- Только после этого давление управляющего воздуха

расположенная радиально снаружи нейт- Q будет ёоздействовать на вспомогатель- ральной окружности 53, показаннойный поршень 15.

пунктирными линиями, тем самым образует опорную поверхность 54 одного кулачка, а кулачковая секция, располоУправляющий воздух при одновременном побуждении золотника 7 далее вниз будет теперь продолжать течь из впуск

женная радиально внутри йкружности 53 45 ного окна 5 через кольцевую канавку

образует опорную поверхность 55 ДРУ того кулачка.

В неактивном состоянии распределителя пружина 36 побуждает шток 35 распределителя вверх, тем самым пол- CQ ностью изымая следящий элемент 47 диска 34.

Устройство работает следующим образом

17 к выпускному окну 6 и далее к вза имодействующему пусковому воздушному клапану, который тогда будет пропус кать пусковой воздух на соответству ющий цилиндр.

После некоторого дальнейшего угло вого поворота кулачкового диска 2, величину порядка 90 , управляющий ку лачок 28 будет постепенно в резуль

Предполагая, что управляющий кула- тате нажима побуждать золотник 7

чок 26 используется для пуска в направлении вперед, и предполагая, что требуется запустить двигатель в этом направлении, сжатый вспомогательный

вверх, пока штифт 21 не пройдет точ В, после чего золотник 7 снова займе положение, показанное на фиг. 1. Да ление управляющего воздуха теперь ра

8

воздух подается на вспомогательное .воздушное впускное окно 3. Давление вспомогательного воздуха воздействует на вспомогательный поршень 15 и золотник 7 распределителя перемещается вниз в противодействие усилию пружины 8, пока штифт 21 следящего элемента 9 не войдет в контакт с опорной поверхностью 28 кулачка. Когда диск 2 благодаря подаче пускового воздуха на один или больше вспомогательных цилиндров двигателя повернется на некоторый угол против часовой стрелки из положения, показанного на фиг.1. и точка А прошла штифт 21, то этот штифт вместе с золотником 7 будет постепенно перемещаться вниз, до тех пор пока вспомогательный поршень 15 не пройдет верхнюю кромку впускного окна 5 управляющего воздуха, тем самым пропуская управляющий воздух в кольцевую канавку 17, а также на вспомогательный поршень 15 равно как на выпускное окно 6 управляющего воздуха. Расстояние между вспомогательным поршнем 15 и его краевой поверхностью, т.е. высота кольцевой канавки 17 слегка превышает осевое расстояокна 3 вспомогательного воздуха и верхней кромкой впускного окна 5 управляющего воздуха и поэтому верхняя кромка поршня 15 после небольшого

дальнейшего перемещения вниз золотника 7 клапана будет полностью перекрывать проход вспомогательному воздуху в кольцевую канавку 17- Только после этого давление управляющего воздуха

Управляющий воздух при одновременном побуждении золотника 7 далее вниз будет теперь продолжать течь из впускного окна 5 через кольцевую канавку

17 к выпускному окну 6 и далее к взаимодействующему пусковому воздушному клапану, который тогда будет пропускать пусковой воздух на соответствующий цилиндр.

После некоторого дальнейшего углового поворота кулачкового диска 2, на величину порядка 90 , управляющий кулачок 28 будет постепенно в резульвверх, пока штифт 21 не пройдет точку В, после чего золотник 7 снова займет положение, показанное на фиг. 1. Давление управляющего воздуха теперь разряжается через канал 20 и отверстие 19 и таким образом подача пускового воздуха на цилиндр прерывается. Этот цикл будет повторяться периодически при пропускании сжатого вспомогательного воздуха на впускное окно 3

Пусковой уровень двигателя достигнут тогда, когда задано число оборотов, вспомогательное воздушное давление разряжается и начинается впрыск масла в цилиндры двигателя. В зависимости от того, где в периодическом цикле индивидуальные поршни двигателя расположились, когда давление вспомогательного воздуха было сброшено, вза имодействующий кулачковый штифт 21 бу дет упираться либо в активную секцию А-В опорной поверхности 26, соответст вующую рабочему ходу поршня вниз, или в секцию Б-А опорной поверхности 26, соответствующую ходу поршня вверх. Если давление вспомогательного воздуха сброшено во время прохождения секции В-А, то золотник 3 распределителя будет просто оставаться в нейтральном положении под действием пружины 8. Если наоборот давление вспомогательного воздуха сброшено в то время, когда происходит прохождение секции А-В, то управляющий воздух подается на пусковой воздушный клапан, эта связь между высотой кольцевой канавки 17 и рассто янием между впускными окнами 3 и 5 приведет к тому, что подача управляющего воздуха на пусковой воздушный клапан не будет прерываться мгновенно, а лишь после того, когда управляющий кулачок 26 вызовет перемещение штока 7 клапана вверх настолько, что давление пускового воздуха разрядится через отверстие 19 Положительное дополнение пускового воздуха для вращения двигателя сохраняется как можно больше,тем самым противодействуя тормозному моменту, который создает на гребном винте тело воды. & течение короткого переходного периода между операцией пуска и нормальной работой двигатель будет приводится в действие на пусковом воздухе в одном или больше цилиндрах и на топливе в других остальных цилиндрах. Некоторое время спустя давление вспомогательного воздуха сбрасывается и давление управля- ющего воздуха на впускном окне 5 будет также сброшено.

Если требуется запустить двигатель в направлении назад, то это достига0

5

0

5

0

5

0

5

5

ется путем пропускания вспомогательного воздуха на впускное окно 4. Режим работы совершенно аналогичен описанному режиму за исключением того, что золотник 7 воздухораспределителя перемещается вверх, так что штифт 21 следует по профилированному участку 29 направляющей дорожки 27 и проход управляющего воздуха от впускного ок-г на 5 до выпускного окна 6 производится через кольцевую канавку 18 при помощи вспомогательного поршня 16.

Распределитель управляющего воз- духз по второму варианту работает следующим образом.

Когда двигатель должен быть запущен, воздух пропускается на соответствующее впускное окно 38 или 39 в зависимости от выбранного пускового направления двигателя. Предполагается, что воздух пропускается на впускное окно 38. Через кольцевую камеру 48 давление воздуха будет тогда воздействовать на вспомогательный поршень 41 и тем самым перемещать золотник 35 клапана в направлении вниз в противовес усилию пружины 36, пока следящий элемент 47 не войдет в контакт с диском 34. В показанном, примере активной является опорная поверхность 55 (FG), когда воздух пропускается на впускное окно 38. Когда следящий элемент 47 в результате вращения против часовой стрелки диска поворачивается на некоторый угол после точки F, золотник 35 распределителя будет перемещаться вниз настолько, что поверхность а поршня пройдет верхнюю кромку кольцевой камеры 50 сообщающейся с выпускным окном 40, тем самым давая возможность управляющему воздуху течь через выпускное окно 40 и на пусковой воздушный клапан, который затем пропустит пусковой воздух на цилиндр. Когда золотник 35 после прохождения точки G вновь займет положение, показанное на фиг. 3 давление управляющего воздуха для пускового воздушного клапана будет сброшено через отверстие 43, кольцевую камеру 50, кольцевую канавку 46 и отверстие 51. В силу того, что давление вспомогательного управляющего воздуха сохраняется, следящий элемент 47 остается под нажимом диска 34. После прохождения секции G-E радиальная секция E-F последовательно перемещает следящий элемент 47 вверх. Однако это

11155

ие будет приводить в действие пусковой воздушный клапан, так как сообщение между давлением во впускном окне 38 и выпускном окне 40 управляющего воздуха устойчиво прервано. Соединение с выпускным окном 0 не устанавливается, пока снова не будет достигнута

опорная поверхность 55, после чего

ЦИКЛ ПОВТОрЯеТСЯ.JQ

Если двигатель должен быть запущен в противоположном направлении, воздух пропускается на впускное окно 39- Аналогичным образом через кольцевую камеру 9 и вспомогательный поршень k2 15 воздух будет перемещать золотник 35 вниз, тем самым принуждая следящий элемент 7 упираться в диск З1, который теперь вращается в направлении по часовой стрелке. В силу того, что 20 в этом случае опорная поверхность 5 (E-F) является активной, то управляющий воздух будет в состоянии только достигнуть выпускного окна 40, когда управляющий кулачок E-F вызвал переме 25 щение золотника 35 вверх настолько, что кромка поверхности а прошла нижнюю кромку кольцевой камеры 50. Когда следящий элемент kj кулачка проходит точку Е давление управляющего воздуха 30 будет сбрасываться как и раньше.

В любом случае сбрасывание давления вспомогательного управляющего воздуха приведет к мгновенному падению давления в канале, ведущему к пусково35 перемещенным вниз, но по причине своего небольшого объема он не будет способен привести в действие еще раз пусковой воздушный клапан. Когда соот ветствующая опорная поверхность кулачка снова достигнута то воздух потечет в значительно большем объеме, образованном выпускным каналом, веду

м к пусковому воздушному клапану , после чего пружина 36 будет тянуть золотник 35 клапана и следящий элемент ч7 вверх и полностью отпустит кулачковый диск 3.

Кулачковый диск может быть заменен цилиндрическим или конически телом вращения, в периферийной поверхности которого образована круговая закрытая замкнутая дорожка. В этом случае управляющие кулачки образуются одной или обеими боковыми поверхностями дорожки и взаимодействующий блок клапана монтируется таким образом, что направление перемещения каждого золотника клапана параллельно образующей тела вращения.

Формула изобретения

клапана имеется распределитель, со- держащий корпус с впускными и выпускными окнами, золотник, размещенный в нем с возможностью осевого перемещения и периодического сообщения впускного и выпускного окон между собой, первый вспомогательный поршень выполненный за одно целое с золотником, имеющий впускное отверстие для

- - j ьцчхг-ijiix i I j t-t

му воздушному клапану, прерывая тем самым дальнейшую подачу пускового воздуха на цилиндр. Если требуется сохранить положительное дополнение пускового воздуха для вращения двигателя 4f) как можно более длительное время-, могут быть предусмотрены обратные клапаны (не показано) в линии соединения с впускными окнами 38 и 39- Благодаря обратным клапанам кулачковый следя 45 вспомогательного воздуха, возвратную

пружину, взаимодействующую с золотником, и приводное устройство, выполненное в виде двух кулачков, имеющих профилированные участки, опорная поверхность каждого из которых выполнеJU

но пускового воздушного клапана.на на диске, установленном на валу,

Использование обратных клапановвращающемся синхронно с коленчатым

требует, чтобы после выпуска вспомога- валом для запуска и реверса, и кулач- тельного управляющего воздуха небольшой объем сжатого воздуха оставался между обратным клапаном в фактическом впускном окне и взаимодействующим вспомогательным поршнем. Этот объем воздуха способен удерживать золотник

щий элемент kl удерживается прижатым к диску 3 до тех пор, пока сначала не пройдет точку на нейтральной окружности 53 и затем не будет сброшено -, давление пускового воздуха относитель50

55

кового следящего элемента, жестко соединенного с золотником и расположенного с возможностью периодического взаимодействия с опорной поверхностью каждого кулачка, отличающий- с,я тем, что, с целью повышения эф12

35 перемещенным вниз, но по причине своего небольшого объема он не будет способен привести в действие еще раз пусковой воздушный клапан. Когда соответствующая опорная поверхность кулачка снова достигнута то воздух потечет в значительно большем объеме, образованном выпускным каналом, к пусковому воздушному клапану , после чего пружина 36 будет тянуть золотник 35 клапана и следящий элемент ч7 вверх и полностью отпустит кулачковый диск 3.

Кулачковый диск может быть заменен цилиндрическим или конически телом вращения, в периферийной поверхности которого образована круговая закрытая замкнутая дорожка. В этом случае управляющие кулачки образуются одной или обеими боковыми поверхностями дорожки и взаимодействующий блок клапана монтируется таким образом, что направление перемещения каждого золотника клапана параллельно образующей тела вращения.

Формула изобретения

вспомогательного воздуха, возвратную

валом для запуска и реверса, и кулач-

кового следящего элемента, жестко соединенного с золотником и расположенного с возможностью периодического взаимодействия с опорной поверхностью каждого кулачка, отличающий- с,я тем, что, с целью повышения эффективности, опорные поверхности обоих кулачков выполнены на одном диске, установленном на валу неподвижно в аксиальном направлении, профилирован-,j ный участок опорной поверхности,одного из кулачков смещен относительно профилированного участка опорной поверхности другого кулачка, профилированные участки опорных поверхностей)о расположены по разные стороны окружности, соответствующей нейтральному положению золотника, при котором прервана подача управляющего воздуха к пусковому воздушному клапану, а золоттз ник снабжен вторым вспомогательным поршнем с дополнительным впускным от- ерстнем.

возможностью периодического взаимо- действия или с внутренней направляющей дорожкой кулачка, или с внешней направляющей дорожкой кулачка.

Ц. Распределитель по п. 3, о т л и- чающи. йся тем, что внешняя и внутренняя направляющие дорожки кулачка образованы профилированной замкнутой канавкой, выполненной на торцовой поверхности диска.

на золотнике с возможностью его перемещения в одном направлении.

fl-fl

/3

25

48

38

50

Фиг.З