Распределитель управляющего воздуха для реверсивного поршневого двигателя внутреннего сгорания

союз соВетскихсоциАлистическихРЕСПУБЛИК 51)502 М 9/04 ОП тЬ пйг 1(54) РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬ УПРАВЛЯЮЩЕГО ВОЗУХА ДЛЯ РЕВЕРСИВНОГО ПОРШНЕВОГО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ У 14Дизел Енсен .8) ритан А/С (0 К)ВК) в 1043607,Сл Об ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТпо изоБРетениям и атнРытипРи Гкнт сссР(57) Из зФфекти предели имуцест двигате пуска,обретение позволяет и вность работы устройс тель управляемого воз венно для судового ди ля с системой воздушн в которой для каждого ана плиты имеется рас выситьва. Расуха преельногого запусковоредели306 3 1558 тель, 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 и5 выпускного 6 окон между собой первый вспомогательный поршень 15 имеющий опускное отверстие для вспомогательного воздуха, возвратную пружину 8, 10 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 кото рых выполнены на диске 2, установленном на валу, вращающемся синхронн 6 с коленчатым валом для запуска и Реверса, и кулачкового следящего элемента 9, жестко соединенного с 20 золотником 7 и расположенного с возможностью периодического взаимодействия с направляоцей дорожкой 26 (27) каждого кулачка, причем направляющие дорожки 26, 27 обоих кулачков выполнены на одном диске 2, установленномна валу неподвижно в аксиальном направлении, профилированный участок28 одного из кулачков смещен относительно профилированного участка 29направляющей дорожки 27 другого кулачка, участки 28 и 29 расположеныпо разные стороны окружности, соответствующей нейтральному положениюзолотника 7, а золотник 7 снабженвторым вспомогательным поршнем 16 сдополнительным впускным отверстием,при этом профилированные участки 28и 29 размещены на торцовой поверхности диска 2 и выполнены на диске 2раздельно в виде внешней и внутренней направляющих, а следящий элемент9 установлен с возможностью периодического взаимодействия с каждой изних. 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, продоль 40 ное сечение по первому варианту; на фиг, 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг, 3 .- распределитель, продольное сечение по второму варианту.Устройство (фиг1) фвключает 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 содержит впускные окна 3 и 4 для воздуха50 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,установлен в корпусе 1, имеет на своем верхнем конце нажимную пружину 8и своим нижним концом жестко соединен с кулачковым следящим элементом 9.Пружина 8 монтируется между двумя противолежащими направляоцими 10 и 11пружины 8 на верхнем конце золотника7. В показанном нейтральном положениизолотника 7 подлежащая сторона направляющей 11 пружины 8 упирается взакраину его и промежуточное кольцо12, смонтированное в корпусе 1,соответственно и верхняя сторона направляющей 10 пружины упирается в закраину золотника 7 и трубчатый держатель13, привинченный в корпусе 1 и имеющий центральное отверстие 14 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 14 или перемещается вниз.15583Золотник 7 распределителя имеетдва противоположно направленных вспомогательных поршня 15 и 16, имеющихвпускные отверстия для вспомогательно 5го воздуха и противолежащими краевыми поверхностями, образующих кольцевыеканавки 17 и 18, которые в нейтральном положении сообщаются с впускнымиокнами 3 и 4 воздуха соответственно.Центральное отверстие 19 проходит отверхнего конца золотника и через частьего. Короткий канал 20, перпендику"лярный к отверстию 19, соединяет этоотверстие с наружной поверхностьюзолотника 7. В нейтральном положенииканал 20 находится в соосно выравненном положении с выпускным окном 6 управляющего воздуха в корпусе 1, какпоказано на фиг. 1, так что возмож-. 20ное давление управляющего воздуха вканале, ведущем к пусковому воздушному клапану, снижается через отверстие19. В нейтральном положении канал управляющего воздуха от впускного окна 255 до выпускного окна 6 перекрывается.Кулачковый следящий элемент 9(Фиг. 2) состоит из штифта 21 и плеча 22, интегрального с золотником 7распределителя, штифт 21 крепится к 30нижнему концу плеча 22. Аксиальнорасположенная направляющая 23 в плече22 взаимодействует с управляющим штифтом 24, ввинченным в корпус 1, цтобыпрепятствовать вращению золотника 7вокруг его собственной оси,Одна из аксиально направленных боковых поверхностей, граней диска 2(фиг. 1 и 2) содержит профилированнуюзамкнутую канавку 25, выполненную на 40торцовой поверхности диска, котораяможет быть выполнена, например, с помощью фрезерного станка с числовымуправлением, Радиально внутренняя направляющая дорожка 26 и радиально наружная направляющая дорожка 27 канавки 25 соответственно образуют профилированные участки опорных поверхностейдвух кулачков, которые размещены наторцовой поверхности диска 2 при пуске двигателя в соответствующих направлениях вращения, служат для управления осевым перемещением золотника распределителя и тем самым также для подачи управляющего воздуха на пусковойвоздушный клапан. Точки А,В,С и 0 соответственно на профилированных участках 28 и 29 образуют точки начала иокончания активных секций кулачков,06от.е. секций, 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 цать возможность диску 2 свободно вращаться без вступления в контакт со штифтом 21. Это положение является нормальным во время непрерывной работы двигателяЕще более простой вариант реализации устройства распределителя управляющего воздуха показан на фиг. 3. Устройство содержит аналогично корпус 33, диск 34, приводимый в движение синхронно с коленчатым валом двигателя,и золотник 35 распределения, расположенный в корпусе 33 и имеющий возможность аксиально в нем переме" щаться, при этом верхний конец золотника 35 смещается вверх посрецством нажимной пружины 36, сжатой между направляющей 37 пружины 36 и корпусом 33Корпус 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. 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 42 и двумя впускными отверстиями, Эффективная площадь поршня 41 по су" ществу равна площади поверхности а, если только площадь канавки минимального зазора будет вычтена иэ этой пло" щади, тогда как эффективная площадь поршня 42 равна разности между противоположными поверхностями В и 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)7 15583 сообщается на своем верхнем конце через поперечные отверстия 44 и на своем нижнем конце через поперечные отверстия 45 и кольцевую канавку 46 с наружной поверхностью золотника 35. Сразу под поперечными отверстиями 45 отверстие 43 герметично закрываетая посредством кулачкового следящего элемента 47,Корпус 33 соединен с впускными окнами 38 и 39 и имеет кольцевые камеры48 и 49, которые соединяют впускныеокна 38 и 39 с камерами над вспомога 15тельными поршнями 41 и 42. Для соеди. нения с выпускным окном 40 предусмотрена кольцевая камера 50, Выпускноеотверстие 51 устанавливает соединение между внутренней частью корпуса 2 О33 и атмосферой,Выпускное отверстие 51 и кольцеваяканавка 46 согласуются другс другомтаким образом, что выпускное отверстие51 независимо от положения золотника 2535 сооЬщается постоянно с отверстием43, тем самым открывая его в атмосфе"ру. Давление управляющего воздуха вканале, ведущем к пусковому воздушному клапану, будет сбрасываться только 30в случае, когда отверстия 44 соосновыравнены с кольцевой камерой 50 и темсамым сообщаются с выпускным окном 40.В этом варианте устройства упомянутые два управляющих кулачка объеди" 5нены, а опорные поверхности кулачковвыполнены в виде одной замкнутой направляющей 32 на боковой поверхйостидиска 34. Радиальная секция Е - Р,расположенная радиально снаружи нейт Оральной окружности 53, показаннойпунктирными линиями, тем самым образует опорную поверхность 54 одного кулачка, а кулачковая секция, расположенная радиально внутри Ькружности 53 45оЬразует опорную поверхность 55 другого кулачка.В неактивном состоянии распределителя пружина 36 побуждает шток 35 распределителя вверх, тем самым полностью изымая следящий элемент 47диска 34.Устройство работает следующим образом.Предполагая, что управляющий кула"чок 26 используется для пуска в направлении вперед, и предполагая, чтотребуется запустить двигатель в этомнаправлении, сжатый вспомогательный 06воздух 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 расстояние между нижней кромкой впускного окна 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 17Только после этого давление управляющего воздуха будет воздействовать на.вспомогательный поршень 15.Управляющий воздух при одновременном побуждении золотника 7 далее вниз . будет теперь продолжать течь из впускного окна 5 через кольцевую канавку 17 к выпускному окну б 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 величйну порядка 90 , управляющий кулачок 28 будет постепенно в результате нажима побуждать золотник 7 вверх, пока штифт 21 не пройдет точку В, после чего золотник 7 снова займет положение, показанное на фиг. 1. Давление управляющего воздуха теперь раз 1558306 10ряжается 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 давле ние разряжается и начинается впрыск масла в цилиндры двигателя, В зависимости от того, где в периодическом цикле индивидуальные поршни двигателя расположились, когда давление вспомо-. 15 гательного воздуха было сброшено, взаимодействующий кулачковый штифт 21 будет упираться либо в активную секцию А-В опорной поверхности 26, соответствующую рабочему ходу поршня вниз, или 20 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 25 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, тоЗО управляющий воздух подается на пусковой воздушный клапан эта связь между высотой кольцевой канавки 17 и расстоянием между впускными окнами 3 и 5 приведет к тому, цто подача управляю 35 щего воздуха на пусковой воздушныи клапан не будет прерываться мгновенно, а лишь после того, когда управляющий кулачок 26 вызовет перемещение штока 7 клапана вверх настолько, что 40 давление пускового воздуха разрядится через отверстие 19. Положительное дополнение пускового воздуха для вращения двигателя сохраняется как можно больше,тем самым противодействуя тор мозному моменту, который создает на гребном винте тело воды. В течение короткого переходного периода между операцией пуска и нормальной работой двигатель будет приводится в действиена пусковом воздухе в одном или боль- " ше цилиндрах и на топливе в других остальных цилиндрах. Некоторое время спустя давление вспомогательного воздуха сбрасывается и давление управля-, ющего воздуха на впускном окне 5 бу 55 дет также сброшено.Если требуется запустить двигатель в направлении назад, то это достигается путем пропускания вспомогательно; го 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-, на 5 до выпускного .окна 6 производится через кольцевую канавку 18 при помощи вспомогательного поршня 16,Распределитель управляющего воздуха 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 следящии элемент 47 не войдет в контакт с диском 34. В показанном примере активной является опорная поверхность 55 (РС), когда воздух пропускается. на впускное окно 38, Когда следящий элемент 47 в результате вращения против часовой стрелки диска поворачивается на некоторый угол после точки Р, золотник 35 распределите". ля будет перемещаться вниз настолько, цто поверхность а поршня пройдет верхнюю кромку кольцевой камеры 50, сообщающейся с выпускным окном 40, тем самым давая возможность управляющему воздуху течь церез выпускное окно 40 и на пусковой воздушный клапан, который затем пропустит пусковой воздух на цилиндр, Когда золотник 35 после прохождения точки С 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, цто давление вспомогательного управляющего воздуха сохраняется, следящий элемент 47 остается под нажимом диска 34, После прохождения секции С-Е радиальная секция Е-Г последовательно перемещает следящий элемент 47 вверх. Однако этоме 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 40 не устанавливается, пока снова не будет достигнута опорная поверхность 55, после чего цикл повторяется, 10Если двигатель должен быть запущен в противоположном направлении, воздух пропускается на впускное окно 39; Яналогичным образом через кольцевую камеру 49 и вспомогательный поршень 42 воздух будет перемещать золотник 35 вниз, тем самым принуждая следящий эЛемент 47 упираться в диск 34, который теперь вращается в направлении по часовой стрелке. В силу того, что 20 в этом случае опорная поверхность 54 (Е-Р) является активной, то управляющий воздух будет в состоянии только достигнуть выпускного окна 40, когда управляющий кулачок Е-Г вызвал переме 25 щение золотника 35 вверх настолько, что кромка поверхности а прошла нижнюю кромку кольцевой камеры 50. Когда сле, дящий элемент 47 кулачка проходит точку Е давление управляющего воздуха будет сбрасываться как и раньше.В любом случае сбрасывание давле" ния вспомогательного управляющего воздуха приведет к мгновенному падению давления в канале, ведущему к пусковому воздушному клапану, прерывая тем самым дальнейшую подачу пускового воздуха на цилиндр, Если требуется сохранить положительное дополнение пускового воздуха для вращения двигателякак 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 4 щий элемент 47 удерживается прижатым к диску 34 до тех пор, пока сначала не пройдет точку на нейтральной окружности 53 и затем не будет сброшено давление пускового воздуха относительно пускового воздушного клапана,Использование обратных клапанов требует, чтобы после выпуска вспомогательного управляющего воздуха небольшой объем сжатого воздуха оставался между обратным клапаном в фактическом55 впускном окне и взаимодействующим вспомогательным поршнем. Этот объем .воздуха способен удерживать золотник 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, образованномвыпускным каналом; веду м к пусковому воздушному клапану, после чего пружина 3 б будет тянуть золотник 35 клапана и следящий элемент 47 вверх и полностью отпустит кулачковый диск 34.Кулачковый диск может быть заменен цилиндрическим или коническим 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 изобретения1. Распределитель управляющего воздуха для реверсивного поршневого двигателя внутреннего сгорания,преимущественно для судового дизельного двигателя с системой воздушного запуска, в которой для каждого пускового клапана имеется распределитель, содержащий 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 вспомогательного воздуха, возвратную пружину, взаимодействующую с золотником, и приводное устройство, выполненное в виде двух кулачков, имеющих профилированные участки, опорная поверхность каждого из которых выполнена на диске, установленном на валу, вращающемся синхронно с коленчатым валом для запуска и реверса, и кулачкового следящего элемента, жестко соединенного с золотником и расположенного с возможностью периодического взаимодействия с опорной поверхностью каждого кулачка, о т л и ч а ю щ и йс,я тем, что, с целью повышения эф 13 1558306фективности, опорные поверхности обоих кулачков выполнены на одном диске, установленном на валу неподвижно в аксиальном направлении, профилирован-ный участок опорной поверхности, одного из кулацков смещен относительно профилированного участка опорной поверхности другого кулачка, профилированные участки опорных поверхностей 1 п расположены по разные стороны окружности, соответствующей нейтральному положению золотника, при котором прервана подача управляющего воздуха к пусковому воздушному клапану, а золот 15 ник снабжен вторым вспомогательным , поршнем сдополнительным впускнымот- верстием.2. Распределитель по и. 1, о т л иц а ю щ и й с я тем, что профилиро ванные участки опорных поверхностей кулачков размещены на торцовой поверхности диска.3. Распределитель по и. 2, о т л ич а ю щ и й с я тем, цто вспомога тельные поршни расположены на золотнике с возможностью его перемещения в противоположных направлениях, опорные поверхности кулачков на диске выполнены раздельно в виде внешней и внут б ренней направляющих дорожек, а кулачковый следящий элемент установлен с возможностью периодического взаимодействия или с внутренней направляющейдорожкой кулачка, или с внешней направляющей дорожкой кулачка.4. Распределитель по и. 3, о т л ич а ю щ и. й с я тем, что внешняя и фвнутренняя направляющие дорожки кулачка образованы профилированной замкнутой канавкой, выполненной на торцовойповерхности диска.5. Распределитель по и. 2, о т л иц а ю щ и й с я тем, что окна в корпусе расположены так, что при смещении золотника от нейтрального положения впускное окно открыто для подачивоздуха к одному из вспомогательныхпоршней, а золотник выполнен с возможностью перекрытия впускного окна приоткрытии выпускного окна.6. Распределитель по п. 2, о т л иц а ю щ и й с я тем, что опорныеповерхности кулачков выполнены в виде одной замкнутой направляющей дорожки на боковой поверхности диска, авспомогательные поршни расположенына золотнике с возможностью его перемещения в одном направлении,7, Распределитель по п. б, о т л и"ц а ю щ и й с я тем, что во впускныхотверстиях обоих вспомогательныхпоршней размещены обратные клапаны,1558306 76 кма р кто изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Составитель С. А едактор Ю. Середа Техред Л.Олийнык ВЮ ЮЮМ ю а юв ыщ аа ,а р ю п а ю юЗаказ 725 Тираж 434ВНИИПИ Государственного комитета по изобр113035, Москва, Ж, Рауш рееваК Подписноениям и открытиям при ГКая наб., д. 4/5