Пуск сжатым воздухом

01/07/2011 в 14:04

Пуск сжатым воздухом широко применяют для дизельных двигателей. Дизели большой мощности запускают только этим способом.

Различают два вида пуска сжатым воздухом: с баллонами низкого давления (3-6 МПа) и баллонами высокого давления (15-20 МПа). В первом случае при поступлении воздуха из баллона в цилиндры дизеля, как правило, не требуется понижать давление воздуха, а во втором случае на выходе из баллона высокого давления ставят редукторы, которые обеспечивают подвод воздуха к цилиндрам с давлением 1,0-1,6 МПа. При этом давление на выходе из редуктора 2,5-3,0 МПа, так как его потери при прохождении воздуха по трубопроводам достигают 50%.

Для пуска сжатым воздухом необходимо иметь следующее оборудование:

один или два пусковых баллона для хранения запаса сжатого воздуха; запорный вентиль, с помощью которого сжатый воздух из пусковых баллонов при запуске двигателя подают в пусковую систему; главный пусковой клапан, обеспечивающий доступ воздуха к пусковой магистрали; воздухораспределитель, направляющий сжатый воздух поочередно к цилиндрам двигателя в соответствии g порядком работы цилиндров в начале такта расширения (когда поршень находится в верхней мертвой точке); пусковые клапаны, через которые сжатый воздух поступает в цилиндры и, действуя на поршни, приводит во вращение коленчатый вал двигателя; газоотборный клапан, служащий для заполнения баллонов сжатым воздухом во время их зарядки; распределительный вентиль, который при пуске двигателя соединяет пусковые баллоны с пусковой магистралью, а при зарядке баллонов - газоотборный клапан с баллонами; трубопроводы; компрессор для получения сжатого воздуха с приводом от двигателя или постороннего источника энергии (например, от электродвигателя или особого двигателя внутреннего сгорания). У некоторых дизелей вместо сжатия в отдельном компрессоре производится отбор сжатого газа или воздуха из цилиндра во время работы дизеля на холостом ходу.

Схема пуска четырехцилиндрового дизеля сжатым воздухом показана на рис. 152. Для пуска дизеля открывают запорный вентиль одного из баллонов 2, поворачивая до отказа маховичок 18, и по манометру 19 проверяют давление воздуха (газа) в системе. Сжатый воздух из баллона по трубопроводу 17 поступает к распределительному вентилю 15, который открывают маховичком 16. Далее воздух по трубопроводу 13 подходит к главному пусковому клапану 10. Когда специальная рукоятка управления установлена в положение «Пуск», клапан 10 открыт и от него воздух по трубопроводу 12 направляется в головки цилиндров - в отверстия над тарелками пусковых клапанов 3. По трубопроводу 6 воздух подается к воздухораспределителю 5.

Пуск сжатым воздухом

Рис. 152. Схема пуска дизеля сжатым воздухом: 1, 3 и 11 - предохранительный, пусковой и газоотборпые клапаны, 2 - пусковые баллоны, 4, 6, 7, 8, 9, 12, 13, 14 и 17 - трубопроводы, 5 - пусковой воздухораспределитель, 10 - главный пусковой клапан, 15 - распределительный вентиль, 16 и 18 - маховички, 19 - манометр

Воздухораспределитель по трубопроводам 4, 7, 8 и 9 последовательно в соответствии с порядком работы цилиндров и в определенный момент (когда поршень находится в верхней мертвой точке или в начале рабочего хода) направляет воздух к пусковым клапанам, под давлением воздуха они открываются. Воздух, находящийся над тарелками пусковых клапанов, поступает в надпоршневое пространство, создает давление на днище поршня, и коленчатый вал дизеля начинает вращаться. Когда его частота вращения достигнет пусковой, включают подачу, устанавливая пусковую рукоятку управления в положение «Работа». Топливо воспламеняется и происходит запуск дизеля. Затем закрывают вентиль 15 маховичком 16 и вентиль баллона маховичком 18.

При зарядке баллонов сжатый воздух из цилиндра дизеля через газоотборный клапан 11, который предварительно открывается маховичком, и трубопровод 14 направляется к вентилю 15. При зарядке баллонов вентиль 15 ставят в положение, при котором воздух по трубопроводу 17 может идти на зарядку одного из баллонов, вентиль которого открыт. Давление в баллонах контролируется манометром, предохранительный клапан 1 установлен на случай чрезмерного повышения давления воздуха.

Пусковые баллоны - стальные, цельнотянутые, изготовлены из углеродистой легированной стали емкостью около 55 л. Баллон (рис. 153) имеет горловину, на которую навернут и затем приварен фланец 2. К фланцу болтами прикрепляется корпус 9 головки баллона. В отверстиях корпуса установлены игольчатый клапан 3 для продувки, запорный 8 и предохранительный 7 клапаны. Для удаления конденсата (воды и масла), накопившегося в нижней части баллона, служат продувочные трубки 1, одна из которых ввернута в головку и идет до дна баллона. Чтобы спустить конденсат, отвертывают клапан 3 и конденсат под давлением воздуха, находящегося в баллоне, по трубкам и каналам в головке удаляется из баллона.

Для пуска дизеля или зарядки баллона поворачивают маховик 5 против часовой стрелки, при этом стержень 6 запорного клапана перемещается вверх, клапан 8 поднимается и соединяет полость баллона через канал в головке с пусковой магистралью. Стержень 6 уплотняется сальником, который поджимается штуцером 4.

Пуск сжатым воздухом

Рис. 153. Пусковой баллон: 1 - продувочные трубка, 2 - фланец, 3 - клапан для продувки, 4 - нажимной штуцер сальника, 5 - маховик, 6 - стержень запорного клапана, 7 и 8- предохранительный и запорный клапаны, 9 - корпус головки баллона, 10 - баллон

Предохранительный клапан отрегулирован на необходимое давление открытия (различное для разных типов дизелей) и выпускает воздух в атмосферу из системы пуска в случае превышения установленного давления. Клапан имеет корпус, пружину и регулировочный винт. После регулирования клапан пломбируют.

Обычно для стационарных дизелей поставляют два пусковых баллона, но иногда один. Емкость баллонов должна обеспечить 3-4 последовательных пуска без промежуточной подкачки. Ест и имеются два баллона, то на одной из головок устанавливают предохранительный клапан, а на другой - штуцер для присоединения манометра.

Расход воздуха на один пуск дизеля зависит прежде всего от рабочего объема цилиндров двигателя. Обычно средний расход - 6- 9 л воздуха, приведенного к атмосферным условиям, на каждый литр рабочего объема. Особенно высоким расходом воздуха отличаются быстроходные дизели с алюминиевыми поршнями, так как в холодном состоянии у них большие зазоры между поршнями и гильзами.

Воздухораспределители в зависимости от конструкции золотника бывают дискового или плунжерного типа. Дисковые воздухораспределители находятся в непрерывном зацеплении с коленчатым валом дизеля, плунжерные приводятся в действие при помощи кулачков или эксцентриков, расположенных на распределительном валике. Воздухораспределитель обеспечивает своевременное открытие и закрытие пусковых клапанов, распределяя воздух по цилиндрам дизеля в соответствии с порядком его работы.

На рис. 154 показан дисковый воздухораспределитель четырехцн-линдрового дизеля, основной частью которого является плоский стальной золотник 15 с каналами и отверстиями. Воздухораспределитель приводится в действие с помощью винтоеюй шестерни 11 от кулачкового вала дизеля. Шестерня насажена на валик 12 воздухораспределителя и закреплена на нем штифтом и ганкой со шплинтом. Валик, установленный на двух шарикоподшипниках, вращается с частотой, равной частоте вращения коленчатого вала дизеля.

Пуск сжатым воздухом

Рис. 154. Дисковый воздухораспределитель четырехцилиндрового дизеля: 1, 2. 3. 4 и 5 - штуцерные болты, 6 - регулировочная прокладка. 7, 8. 10, 14, 19. 20 и 21 - каналы, 9 - выточка, 11 - шестерня, 12 - валик, 13 - корпус, 15 - золотник, 16 - крышка, 17 - пружина, 18 - овальное отверстие 21, 14 и 20. Воздух направляется к штуцерным болтам первого, третьего, второго и четвертого цилиндров в соответствии с порядком работы этого двигателя 1-3-2-4.

Воздух из пускового баллона подается к воздухораспределителю через трубопровод, штуцерный болт 1 и далее через овальное отверстие 18 в золотнике поступает попеременно по каналам 19, 21, 14 и 20 в корпусе 13 к штуцерным болтам 4, 3, 2 и 5. От штуцеров воздух подается к пусковым клапанам. На рисунке видно, что золотник, вращаясь против часовой стрелки, попеременно открывает каналы 19,

Золотник посажен на шлицы валика 12, что позволяет изменять положение овального отверстия в золотнике в соответствии с положением поршня в цилиндре дизеля. Когда поршень в цилиндре находится в пусковом положении, что можно определить по меткам махояика, золотник устанавливают так, чтобы овальное отверстие полностью открывало отверстие в корпусе, соединенное со штуцерным болтом того же цилиндра.

Воздух, просочившийся под нижнюю плоскость золотника из неработающего цилиндра или в результате неплотностей, выпускается наружу через выточку 9 и каналы 8,7 и 10. Пружина 17 постоянно отжимает золотник вверх, чтобы между ним и корпусом во время обычной работы дизеля сохранялся небольшой зазор с целью уменьшения тре-кия между этими деталями. Зазор регулируется толщиной прокладки 6 между крышкой 16 и корпусом. При пуске дизеля давление сжатого воздуха преодолевает сопротивление пружины и плотно прижимает золотник к корпусу, обеспечивая нормальную работу воздухораспределителя.

Пусковые клапаны установлены в крышке цилиндров дизеля и предназначены для впуска воздуха в момент запуска и отделения пространства рабочих цилиндров от пусковой системы после того, как закончится подача воздуха.

Продолжительность открытия клапанов должна быть такой, чтобы воздух непрерывно поступал в пусковые цилиндры. Для тихоходных четырехтактных дизелей открытие пускового клапана происходит в в. м. т., закрытие - через 70-80° после в.м.т., для быстроходных четырехтактных дизелей открытие - за 5-15° до в. м. т., закрытие - через 60-70° за в. м. т. Для двухтактных дизелей продолжительность фаз несколько меньше.

У двухтактных дизелей пуск из любого положения коленчатого вала может быть осуществлен только у четырехцилиндровых двигателей, у четырехтактных число цилиндров должно быть не менее шести.

Для пуска дизелей с меньшим числом цилиндров повертывают коленчатый вал и один из поршней ставят в пусковое положение. Существуют три разновидности пусковых клапанов: с механическим приводом, с пневматическим управлением и автоматические.

У дизелей, снабженных пусковыми клапанами с механическим приводом, подача воздуха при вполне определенном положении поршня обеспечивается распределительными кулачками аналогично механизму газораспределения.

Пусковой клапан с пневматическим управлением показан на рис. 155. Внутри корпуса 1 установлен клапан 3 с тарелкой 2, которая притерта по фаске корпуса. В средней части клапан имеет нагрузочный поршень 4 с лабиринтными канавками. На хвостовик клапана надета пружина 9. Одним концом она упирается в опорную шайбу 6, а другим в тарелку 8, которая удерживается корончатой гайкой, завернутой на хвостовик клапана. Таким образом, пружина прижимает тарелку клапана к опорной фаске корпуса. Сверху клапан закрыт колпачковой гайкой 7.

Пуск сжатым воздухом

Рис. 155. Пусковой клапан с пневматическим управлением: 1 - корпус, 2 и 8 - тарелки клапана и пружины, 3- клапан, 4 - нагрузочный поршень клапана, 5 - канал для выхода воздуха, 6 - опорная шайба, 7 - колпач-ковая гайка, 9 - пружина, 10 - канал для подвода воздуха, открывающего клапан, 11 - штуцер

Канал 10 служит для подвода воздуха от воздухораспределителя. Пусковой воздух попадает через штуцер 11 в полость корпуса между тарелкой 2 и нагрузочным поршнем 4. Однако клапан остается закрытым, так как давление воздуха на нагрузочный поршень, сложенное с усилием пружины, больше чем давление, оказываемое воздухом на тарелку клапана. Клапан откроется только тогда, когда воздух от распределителя по каналу 10 поступит в полость пружины. Воздух,

поступивший от воздухораспределителя, действует на нагрузочный поршень клапана, преодолевая силу сопротивления пружины, и отжимает клапан вниз, открывая доступ пусковому воздуху в над-поршневое пространство дизеля. Воздух действует на поршни и приводит во вращение коленчатый вал, происходит пуск дизеля. После прекращения подачи воздуха от воздухораспределителя клапан под действием пружины закрывается, прекращая доступ пускового воздуха в цилиндр.

Пусковой автоматический клапан дизеля показан на рис. 156. Клапан открывается под давлением воздуха в основной пусковой линии в тот момент, когда воздухораспределитель соединяет эту линию с клапаном. При таком устройстве клапана весь пусковой воздух проходит через воздухораспределитель. Клапан 1 пружиной 3 плотно прижат к корпусу 2 и герметически закрывает полость цилиндра двигателя. Пусковой воздух проходит в полость корпуса через отверстие 5 из ниппеля 6 трубопровода сжатого воздуха. Ниппель зажат корпусом клапана и колпачком 4 и уплотнен медными кольцами 7.

Пуск сжатым воздухом

Рис. 156. Автоматический пусковой клапан: 1 - клапан, 2 - корпус, 3 - пружина, 4 - колпачок, 5 - отверстие для прохода воздуха, 6 - ниппель, 7 - уплотнительное кольцо

При пуске дизеля сжатый воздух от воздухораспределителя поступает в полость корпуса клапана, преодолевает силу сопротивления пружины и открывает клапан внутрь цилиндра. Воздух проходит в надпоршневое пространство, давит на поршень и проворачивает коленчатый вал. Как только воздухораспределитель прекратит подачу воздуха к клапану, пружина прижмет клапан к торцу корпуса и отсоединит полость цилиндра двигателя от полости клапана.

Газоотборный клапан (рис. 157) устанавливается на дизелях малой и средней мощности, где пуск осуществляется при помощи отработавших газов дизеля или воздухом, сжимаемым поршнем при отключенной подаче топлива. При этом отключается тот цилиндр, из которого баллон заполняется сжатым воздухом.

Пуск сжатым воздухом

Рис. 157. Газоотборный клапан: 1 - корпус, 2 и 4 - перепускной и запорный клапаны, 3 и 11 - газовые каналы, 5 и 9 - регулировочные винт и прокладка, 6 - маховичок, 7 - накидная гайка, 8 - штуцер, 10 - седло клапана, 12 - рубашка водяного охлаждения

Корпус 1 газоотборного клапана укреплен на головке цилиндра. Клапан 2 перепускает сжатый воздух из надпоршневого пространства в канал 3 и далее по трубопроводам в баллоны, когда регулировочный винт 5 с запорным клапаном 4 на конце поднимается вверх и освобождает его. Для этого маховичок 6 отворачивают до отказа, плотно прижимая клапан 4 к посадочному месту в штуцере 8. Клапан 4 служит для того, чтобы воздух при зарядке баллонов не прорывался наружу по резьбе регулировочного винта и сальниковому уплотнению. Регулируют ход клапана 2 подбором толщины прокладки 9.

Окончив зарядку баллонов, завертывают регулировочный винт до отказа. При этом хвостовик регулировочного винта прижимает клапан 2 к седлу 10 и запирает канал 11, соединенный с камерой сгорания.

Воздух из системы после зарядки баллонов стравливают через сальник регулировочного винта, для чего несколько ослабляют накидную гайку 7. Сжатые газы, поступающие из цилиндра двигателей через газоотборный клапан, имеют достаточно высокую температуру, поэтому газоотборный клапан охлаждается водой, которая поступает в рубашку 12 из системы охлаждения двигателя.

Еще по теме

  • Топливные фильтры
    Фильтрация топлива осуществляется с помощью фильтров грубой очистки, тонкой очистки и предохранительных высокого давления. Фильтрация дизельного топлива является чрезвычайно важным средством обеспечения нормальной и бесперебойной работы дизелей. Срок службы топливной аппаратуры до ремонта во многом зависит от чистоты топлива. Наличие в топливе абразивных механических примесей приводит к повышенному износу сопряженных[..]
  • Поршневая группа
    Поршень, являющийся одной из самых напряженных деталей двигателя, в особенности двухтактного, выполняет следующие функции: воспринимает давление газов и передает его на поршневой палец, шатун и коленчатый вал; обеспечивает герметичность камеры сгорания; воспринимает усилие, действующее на боковую поверхность поршня у тронковых двигателей; управляет открытием и закрытием окон в двухтактных двигателях с[..]
  • Техническое обслуживание механизма газораспределения
    Во время эксплуатации возникают различные неисправности в механизме газораспределения двигателя внутреннего сгорания. Изнашиваются рабочие поверхности кулачка распределительного вала и тарелки пружины толкателя, а также сферические наконечники штанг и гнезда в толкателях. Теряют правильную геометрическую форму посадочная поверхность тарелки клапана и его седло. Клапанные пружины становятся короче в результате износа и[..]