La válvula de manguito es un tipo de mecanismo de válvula para motores de pistón , distinto de la válvula de asiento habitual . Los motores de válvulas de camisa se utilizaron en varios automóviles de lujo anteriores a la Segunda Guerra Mundial y en los Estados Unidos en el automóvil y la camioneta Willys-Knight . Posteriormente, dejaron de utilizarse debido a los avances en la tecnología de válvulas de asiento, incluida la refrigeración por sodio, y la tendencia del motor de doble manga del sistema Knight a quemar una gran cantidad de aceite lubricante o a atascarse debido a la falta de este. El escocés ArgyllLa compañía usó su propio sistema de manga única, mucho más simple y eficiente (Burt-McCollum) en sus autos, un sistema que, después de un extenso desarrollo, vio un uso sustancial en los motores de aviones británicos de la década de 1940, como el Napier Sabre , Bristol Hercules , Centaurus , y el prometedor pero nunca producido en masa Rolls-Royce Crecy , solo para ser suplantado por los motores a reacción.
Descripción
Una válvula de manguito toma la forma de uno o más manguitos mecanizados. Encaja entre el pistón y la pared del cilindro en el cilindro de un motor de combustión interna, donde gira y / o se desliza. La pared del cilindro tiene puertos de entrada y escape, idénticos a los de un motor de dos tiempos . Los puertos (orificios) en el costado de las mangas se alinean con los puertos de entrada y escape del cilindro en las etapas apropiadas del ciclo del motor.
Tipos de válvula de manguito
La primera válvula de manguito exitosa fue patentada por Charles Yale Knight y usó manguitos deslizantes alternos gemelos. Se utilizó en algunos automóviles de lujo, en particular Willys , Daimler , Mercedes-Benz , Minerva , Panhard , Peugeot y Avions Voisin . Mors adoptó motores de válvula de doble manga fabricados por Minerva. El mayor consumo de aceite [1] se vio fuertemente compensado por la tranquilidad del funcionamiento y los muy altos kilómetros sin mantenimiento. Los primeros sistemas de válvulas de asiento requerían descarbonización a muy pocos kilómetros.
La válvula de manguito Burt-McCollum recibió su nombre de los dos inventores que solicitaron patentes similares con unas pocas semanas de diferencia. El sistema Burt era un tipo de manguito abierto, impulsado desde el lado del cigüeñal, mientras que el diseño de McCollum tenía un manguito en la cabeza y la parte superior del cilindro, y una disposición de puerto más compleja (Fuente: Revista 'Torque Meter', AEHS). El diseño que entró en producción fue más "Burt" que "McCollum". Fue utilizado por la empresa escocesa Argyll para sus coches, [2] y más tarde fue adoptado por Bristol para sus motores de aviones radiales. Utilizaba un solo manguito impulsado por una excéntrica de un eje de distribución ajustado a 90 grados con respecto al eje del cilindro. Mecánicamente más simple y resistente, la válvula Burt-McCollum tenía la ventaja adicional de reducir el consumo de aceite (en comparación con otros diseños de válvulas de manguito), al tiempo que conservaba las cámaras de combustión y el área de puertos grande y despejada posible en el sistema Knight .
Un pequeño número de diseños usaba un manguito de "manguito" en la culata en lugar del cilindro propiamente dicho, [3] proporcionando un diseño más "clásico" en comparación con los motores tradicionales de válvulas de asiento. Este diseño también tenía la ventaja de no tener el pistón dentro del manguito, aunque en la práctica esto parece haber tenido poco valor práctico. En el lado negativo, esta disposición limitaba el tamaño de los puertos al de la culata, mientras que las camisas dentro del cilindro podían tener puertos mucho más grandes.
Ventajas desventajas
Ventajas
Las principales ventajas del motor de válvula de manguito son:
- Alta eficiencia volumétrica debido a aberturas de puertos muy grandes. Sir Harry Ricardo también demostró una mejor eficiencia mecánica y térmica.
- El tamaño de los puertos se puede controlar fácilmente. Esto es importante cuando un motor opera en un amplio rango de RPM , ya que la velocidad a la que el gas puede entrar y salir del cilindro está definida por el tamaño del conducto que conduce al cilindro y varía según el cubo de las RPM. En otras palabras, a mayores RPM, el motor generalmente requiere puertos más grandes que permanecen abiertos durante una mayor proporción del ciclo; esto es bastante fácil de lograr con válvulas de manguito, pero difícil en un sistema de válvula de asiento.
- Buena evacuación de gases de escape y remolino controlable de la mezcla de aire / combustible de entrada en diseños de una sola manga. Cuando se abren los puertos de admisión, se puede hacer que la mezcla de aire / combustible entre tangencialmente al cilindro. Esto ayuda a la limpieza cuando se usa la superposición de sincronización de escape / admisión y se requiere un amplio rango de velocidad, mientras que una limpieza de escape deficiente de la válvula de asiento puede diluir la entrada de la mezcla de aire fresco / combustible en un mayor grado, siendo más dependiente de la velocidad (dependiendo principalmente del sistema de escape / admisión afinación resonante para separar las dos corrientes). Una mayor libertad de diseño de la cámara de combustión (pocas limitaciones además del posicionamiento de la bujía) significa que el remolino de la mezcla de aire y combustible en el punto muerto superior (TDC) también se puede controlar más, lo que permite un mejor encendido y recorrido de la llama que, como lo demostró H. Ricardo , permite al menos una unidad adicional de relación de compresión antes de la detonación, en comparación con el motor de válvula de asiento.
- La cámara de combustión formada con el manguito en la parte superior de su carrera es ideal para una combustión completa y sin detonaciones de la carga, ya que no tiene que lidiar con la forma comprometida de la cámara y las válvulas de escape calientes (de asiento).
- No hay resortes involucrados en el sistema de válvula de manguito, por lo tanto, la potencia necesaria para operar la válvula permanece en gran parte constante con las RPM del motor, lo que significa que el sistema se puede usar a velocidades muy altas sin penalización por hacerlo. Un problema con los motores de alta velocidad que usan válvulas de asiento es que a medida que aumenta la velocidad del motor, también tiene que aumentar la velocidad a la que se mueve la válvula. Esto a su vez aumenta las cargas involucradas debido a la inercia de la válvula, que debe abrirse rápidamente, detenerse, luego invertirse en dirección y cerrarse y detenerse nuevamente. Las válvulas de asiento grandes que permiten un buen flujo de aire tienen una masa considerable y requieren un resorte fuerte para superar su inercia al cerrarse. A velocidades más altas del motor, es posible que el resorte de la válvula no pueda cerrar la válvula de manera efectiva durante la cantidad requerida de grados de rotación del cigüeñal antes del siguiente evento de apertura, lo que resulta en una falla para cerrar completamente y / o permanecer cerrado. La vibración de frecuencia armónica producida a ciertas RPM también puede causar una resonancia con el resorte de la válvula de asiento reduciendo en gran medida la fuerza del resorte y la capacidad de mantener la válvula cerrada rápidamente y estar correctamente a tiempo con la masa recíproca (este fenómeno puede contrarrestarse mediante el uso de Los resortes de válvula doble como resorte secundario pueden ayudar al primario a través del rango de rpm muy estrecho donde puede ocurrir tal falla armónica, lo que permite que el motor continúe aumentando las RPM). Estos efectos, denominados flotación de la válvula y / o rebote de la válvula, pueden hacer que la parte superior del pistón ascendente golpee la válvula. Además, los árboles de levas, las varillas de empuje y los balancines de válvula se pueden eliminar en un diseño de válvula de manguito, ya que las válvulas de manguito generalmente son accionadas por un solo engranaje accionado desde el cigüeñal. En un motor de avión, esto proporcionó reducciones deseables de peso y complejidad.
- Longevidad, como se demostró en las primeras aplicaciones automotrices del motor Knight. Antes de la llegada de las gasolinas con plomo, los motores de válvulas de asiento normalmente requerían rectificar las válvulas y los asientos de las válvulas después de 20.000 a 30.000 millas (32.000 a 48.000 km) de servicio. Las válvulas de manguito no sufrieron el desgaste y la recesión causados por el impacto repetitivo de la válvula de asiento contra su asiento. Las válvulas de manguito también se sometieron a una acumulación de calor menos intensa que las válvulas de asiento, debido a su mayor área de contacto con otras superficies metálicas. En el motor Knight, la acumulación de carbono en realidad ayudó a mejorar el sellado de las mangas, y se dice que los motores "mejoran con el uso", en contraste con los motores de válvulas de asiento, que pierden compresión y potencia como válvulas, vástagos de válvulas y guías. desgaste. Debido al movimiento continuo del manguito (tipo Burt-McCollum), se suprimen los puntos de alto desgaste vinculados a la mala lubricación en el TDC / BDC ( punto muerto inferior ) del recorrido del pistón dentro del cilindro, por lo que los anillos y cilindros duraron mucho más.
- No se requiere que la culata albergue válvulas, lo que permite colocar la bujía en la mejor ubicación posible para un encendido eficiente de la mezcla de combustión. Para motores muy grandes, donde la velocidad de propagación de la llama limita tanto el tamaño como la velocidad, el remolino inducido por los puertos, como lo describe Harry Ricardo, puede ser una ventaja adicional. En su investigación con motores de encendido por compresión de válvula de manga simple de dos tiempos, Harry Ricardo demostró que una manga abierta era factible, actuando como un segundo pistón anular con un 10% del área del pistón central, que transmitía el 3% de la potencia al eje de salida. a través del mecanismo de accionamiento de la manga. Esto simplifica enormemente la construcción, ya que ya no se necesita la ' cabeza chatarra '.
- Temperaturas de funcionamiento más bajas de todas las piezas del motor, cilindros y pistones conectados a la potencia. Harry Ricardo demostró que siempre que la holgura entre el manguito y el cilindro esté asentada adecuadamente y la película de aceite lubricante sea lo suficientemente delgada, los manguitos son "transparentes al calor".
- Continental en los Estados Unidos llevó a cabo una extensa investigación en motores de válvula de una sola manga, señalando que eventualmente eran de menor costo de producción y más fáciles de producir. Sin embargo, los motores de sus aviones pronto igualaron el rendimiento de los motores de válvula de un solo manguito al introducir mejoras como las válvulas de asiento enfriadas por sodio, y parece también que los costos de esta investigación, junto con la crisis de octubre de 1929, llevaron al single de Continental. -Motores de válvulas de manga que no entran en producción en masa. Un libro ( Continental! Its Motors and Its People , W. Wagner, 1983. ISBN 0-8168-4506-9 ) sobre motores Continental informa que General Motors había realizado pruebas con motores de válvula de una sola manga, rechazando este tipo de disposición y, Según M. Hewland ( Car & Driver , julio de 1974) también Ford alrededor de 1959.
La mayoría de estas ventajas fueron evaluadas y establecidas durante la década de 1920 por Roy Fedden y Harry Ricardo, posiblemente el mayor defensor del motor de válvulas de manguito. Admitió que algunas de estas ventajas se erosionaron significativamente a medida que los combustibles mejoraron hasta y durante la Segunda Guerra Mundial y cuando se introdujeron válvulas de escape refrigeradas por sodio en los motores de los aviones de alto rendimiento.
Desventajas
Una serie de desventajas plagaron la válvula de manga única:
- Un sellado perfecto, incluso muy bueno, es difícil de conseguir. En un motor de válvula de asiento, el pistón posee anillos de pistón (al menos tres y, a veces, hasta ocho) que forman un sello con el orificio del cilindro. Durante el período de "rodaje" (conocido como "rodaje" en el Reino Unido), cualquier imperfección en uno se raspa en el otro, lo que resulta en un buen ajuste. Sin embargo, este tipo de "asentamiento" no es posible en un motor de válvula de manguito, porque el pistón y el manguito se mueven en diferentes direcciones y en algunos sistemas incluso giran entre sí. A diferencia de un diseño tradicional, las imperfecciones del pistón no siempre se alinean con el mismo punto del manguito. En la década de 1940, esto no era una preocupación importante porque los vástagos de las válvulas de asiento de la época solían tener fugas apreciables más que en la actualidad, por lo que el consumo de aceite era significativo en ambos casos. Para uno de los motores de válvula de manga simple Argyll 1922-1928, el 12, un cuatro cilindros de 91 pies cúbicos. pulg. (1,491 cc) unidad, se le atribuyó un consumo de aceite de un galón por 1,945 millas, [4] y 1,000 millas por galón de aceite en el 15/30 de cuatro cilindros y 159 pies cúbicos. pulg. (2610 cc). [5] Algunos propusieron un anillo adicional en la base del manguito, entre el manguito y la pared del cilindro. Los motores de válvula de un solo manguito tenían la reputación de ser mucho menos humeantes que el Daimler con motores de los homólogos de los motores de doble manguito Knight.
- El problema de alto consumo de aceite asociado con la válvula de manga doble Knight se solucionó con la válvula de manga simple Burt-McCollum, perfeccionada por Bristol. Los modelos que tenían el complejo " cabezal de chatarra " instalaron una válvula de purga de retención; dado que los líquidos no se pueden comprimir, la presencia de aceite en el espacio superior podría generar problemas. En el punto muerto superior (TDC), la válvula de un solo manguito gira en relación con el pistón. Esto evita problemas de lubricación límite, ya que no se produce desgaste del reborde del anillo de pistón en el PMS ni en el punto muerto inferior (BDC). La vida útil de Bristol Hercules entre revisiones (TBO) se calculó en 3.000 horas, muy buena para un motor de avión, pero no tanto para motores de automóviles. [6] El desgaste de la manga se localizó principalmente en la parte superior, dentro de la 'cabeza de chatarra'.
- Una desventaja inherente es que el pistón en su recorrido oscurece parcialmente los puertos, lo que dificulta el flujo de gases durante el traslapo crucial entre la sincronización de las válvulas de admisión y escape habitual en los motores modernos. La impresión en 1954 del libro de Harry Ricardo El motor de combustión interna de alta velocidad , y también algunas patentes sobre la producción de válvulas de manguito, señalan que la zona disponible para los puertos en el manguito depende del tipo de transmisión del manguito y la relación diámetro / carrera; Ricardo probó con éxito el concepto de "manga abierta" en algunos motores de encendido por compresión de dos tiempos. No solo eliminó los anillos de la cabeza, sino que también permitió una reducción en la altura del motor y la cabeza, reduciendo así el área frontal en un motor de avión, quedando toda la circunferencia del manguito disponible para el área del puerto de escape, y el manguito actuando en fase con formando el pistón un pistón anular con un área de alrededor del 10% de la del pistón, que contribuyó a alrededor del 3% de la potencia de salida a través del mecanismo de accionamiento del manguito al cigüeñal. El ingeniero de origen alemán Max Bentele , después de estudiar un motor aeronáutico de válvulas de manguito británico (probablemente un Hércules ), se quejó de que la disposición requería más de 100 ruedas dentadas para el motor, demasiadas para su gusto. [7]
- Un problema serio con los motores aeronáuticos grandes de una sola manga es que su velocidad de rotación máxima confiable está limitada a aproximadamente 3,000 RPM, pero el motor del automóvil M Hewland se aceleró por encima de 10,000 rpm sin esfuerzo.
- Los octanos de combustible mejorados, por encima de aproximadamente 87 RON, han ayudado a la producción de potencia de los motores de válvula de asiento más que a los motores de una sola manga. [ cita requerida ]
- Se informó que el aumento de la dificultad con el consumo de aceite y la lubricación del conjunto de cilindros nunca se había resuelto en los motores producidos en serie. Los ferrocarriles y otros motores grandes de válvula de manga única emiten más humo al arrancar; a medida que el motor alcanza la temperatura de funcionamiento y las tolerancias entran en el rango adecuado, el humo se reduce considerablemente. Para los motores de dos tiempos, se propuso un catalizador de tres vías con inyección de aire en el medio como la mejor solución en un artículo de SAE Journal alrededor del año 2000.
- Algunos (Wifredo Ricart, Alfa-Romeo) temían la acumulación de calor dentro del cilindro, sin embargo, Ricardo demostró que si solo se retiene una fina película de aceite y se mantiene pequeña la holgura de trabajo entre la camisa y el cilindro del cilindro, las camisas en movimiento son casi imperceptibles. Transparente al calor, en realidad transporta el calor de la parte superior a la inferior del sistema.
- Si se almacenan horizontalmente, las mangas tienden a volverse ovaladas, lo que produce varios tipos de problemas mecánicos. Para evitar esto, se desarrollaron armarios especiales para almacenar mangas verticalmente.
- Las implementaciones equivalentes de sincronización variable moderna de válvulas y elevación variable son imposibles debido a los tamaños fijos de los orificios de acceso y la velocidad de rotación esencialmente fija de los manguitos. En teoría, puede ser posible alterar la velocidad de rotación a través de engranajes que no están relacionados linealmente con la velocidad del motor, sin embargo, parece que esto sería poco práctico incluso en comparación con las complejidades de los sistemas de control de válvulas modernos.
Historia
Charles Yale Caballero
En 1901 Knight compró un monocilíndrico de tres ruedas refrigerado por aire cuyas ruidosas válvulas le molestaban. Creía que podía diseñar un motor mejor y lo hizo, inventando su principio de doble manga en 1904. Con el respaldo del empresario de Chicago LB Kilbourne, se construyeron varios motores, seguidos del auto de turismo "Silent Knight", que se mostró en la 1906 Salón del Automóvil de Chicago.
El diseño de Knight tenía dos mangas de hierro fundido por cilindro, una deslizándose dentro de la otra con el pistón dentro de la manga interior. Los manguitos fueron accionados por pequeñas varillas conectadas accionadas por un eje excéntrico. Tenían puertos cortados en sus extremos superiores. El diseño era notablemente silencioso y las válvulas de manguito necesitaban poca atención. Sin embargo, era más caro de fabricar debido al rectificado de precisión requerido en las superficies de los manguitos. También usaba más aceite a altas velocidades y era más difícil arrancar en clima frío. [9]
Aunque inicialmente no pudo vender su Knight Engine en los Estados Unidos, una larga estadía en Inglaterra, que involucró un extenso desarrollo y refinamiento por Daimler supervisado por su consultor, el Dr. Frederick Lanchester , [10] finalmente consiguió a Daimler y varias firmas de automóviles de lujo como clientes. dispuesto a pagar sus costosas primas. Primero patentó el diseño en Inglaterra en 1908. La patente para los EE. UU. Se otorgó en 1910. [11] Como parte del acuerdo de licencia, "Knight" debía incluirse en el nombre del automóvil.
Los motores de válvula de manguito Daimler de seis cilindros se utilizaron en los primeros tanques británicos en la Primera Guerra Mundial, hasta e incluido el Mark IV . Como resultado de la tendencia de los motores de fumar y por lo tanto dar las posiciones de tanques, Harry Ricardo fue llevado en, y diseñó un nuevo motor que sustituyó a la válvula de manguito comenzando con el tanque de Mark V .
Entre las empresas que utilizan la tecnología de Knight se encuentran Avions Voisin , Daimler (1909-1930), incluido su V12 Double Six , Panhard (1911-1939), Mercedes (1909-24), Willys (como Willys-Knight , más el Falcon-Knight asociado ), Stearns , Mors , Peugeot y la empresa belga Minerva que se vio obligada a detener su línea de motores con válvulas de manguito como resultado de las limitaciones que les impusieron los ganadores de la Segunda Guerra Mundial, una treintena de empresas en total. [12] Itala también experimentó con válvulas rotativas y de manguito en sus autos 'Avalve'. [13]
Tras el regreso de Knight a Estados Unidos, consiguió que algunas empresas utilizaran su diseño; aquí su marca era " Silent Knight " (1905-1907); el punto de venta era que sus motores eran más silenciosos que los que tenían válvulas de asiento estándar. Las más conocidas fueron la FB Stearns Company de Cleveland, que vendió un automóvil llamado Stearns-Knight , y la firma Willys , que ofreció un automóvil llamado Willys-Knight , que se produjo en cantidades mucho mayores que cualquier otra válvula de manguito. carro.
Burt-McCollum
La válvula de manguito Burt-McCollum, que tiene su nombre de los apellidos de los dos ingenieros que patentaron el mismo concepto con semanas de diferencia, Peter Burt y James Harry Keighly McCollum, las solicitudes de patente son del 6 de agosto y 22 de junio de 1909, respectivamente, ambas ingenieros contratados por el fabricante de automóviles escocés Argyll, consistía en una sola manga, a la que se le dio una combinación de movimiento giratorio parcial y ascendente y descendente. Fue desarrollado alrededor de 1909 y se utilizó por primera vez en el automóvil Argyll de 1911 . La inversión inicial de 1900 en Argyll fue de £ 15,000 y la construcción de la magnífica planta de Escocia costó £ 500,000 en 1920. Se informa que el litigio de los propietarios de las patentes de Knight le costó a Argyll £ 50,000, quizás una de las razones del cierre temporal de su planta. . Otro fabricante de automóviles que utilizó las patentes de Argyll SSV y otras propias (patente GB118407) fue Piccard-Pictet (Pic-Pic); Louis Chevrolet y otros fundaron Frontenac Motors en 1923 con el objetivo de producir un automóvil de lujo con motor SSV de 8 L, pero esto nunca llegó a producirse por razones relacionadas con los límites de tiempo de las patentes de Argyll en los EE. UU. El mayor éxito de las válvulas de un solo manguito (SSV) fue en los motores de aviones grandes de Bristol, también se utilizó en los motores Napier Sabre y Rolls-Royce Eagle . El sistema SSV también redujo el alto consumo de aceite asociado con la válvula de doble manga Knight. [14]
Barr y Stroud Ltd de Anniesland, Glasgow, también obtuvieron la licencia del diseño SSV y fabricaron versiones pequeñas de los motores que comercializaron para las empresas de motocicletas. En un anuncio en la revista Motor Cycle en 1922 [15] Barr & Stroud promocionó su motor de válvula de manguito de 350 cc y enumeró a Beardmore-Precision , Diamond, Edmund y Royal Scot como fabricantes de motocicletas que lo ofrecían. Este motor había sido descrito en la edición de marzo como el motor 'Burt'. [16] Grindlay-Peerless comenzó a producir un V-twin de 999 cc con motor SSV Barr & Stroud en 1923. [1] y más tarde añadió un SSV sencillo de 499 cc, así como el 350 cc. Vard Wallace, conocido por sus horquillas de repuesto para motocicletas, presentó en 1947 dibujos de un motor SSV de 250 cc, monocilíndrico, refrigerado por aire. En el Reino Unido se fabricaron pequeños generadores eléctricos y motores auxiliares para embarcaciones SSV, preparados para quemar 'parafina' desde el principio o después de un poco de calentamiento con combustibles más complejos. (Petter Brotherhood, Wallace. 'The Engineer', 9 de diciembre de 1921, pág. 618)
Se desarrollaron varios motores de avión con válvulas de manguito siguiendo un artículo de investigación seminal de 1927 de la RAE por Harry Ricardo . Este documento describió las ventajas de la válvula de manguito y sugirió que los motores de válvula de asiento no podrían ofrecer potencias mucho más allá de 1500 hp (1,100 kW). Napier y Bristol comenzaron el desarrollo de motores de válvulas de manguito que eventualmente resultarían en una producción limitada de dos de los motores de pistón más potentes del mundo: el Napier Sabre y el Bristol Centaurus . La Continental Motors Company , alrededor de los años de la Gran Depresión, desarrolló prototipos de motores de válvula de manga única para una variedad de aplicaciones, desde automóviles hasta trenes y aviones, y pensó que la producción sería más fácil y los costos serían más bajos que sus motores de válvula de asiento de contraparte. Debido a los problemas económicos de Continental, esta línea de motores nunca entró en producción. ('Continental! Sus motores y su gente', William Wagner, Armed Forces Journal International y Aero Publishers, 1983, ISBN 0-8168-4506-9 )
Potencialmente, el más poderoso de todos los motores de válvula de manguito (aunque nunca llegó a producción) fue el Rolls-Royce Crecy V-12 (curiosamente, con un ángulo en V de 90 grados), dos tiempos, inyección directa, turboalimentado (fuerza -scavenged) aeromotor de 26,1 litros de capacidad. Logró una potencia específica muy alta y un consumo específico de combustible (SFC) sorprendentemente bueno. En 1945, el motor de prueba monocilíndrico (Ricardo E65) producía el equivalente a 5.000 CV (192 BHP / litro) cuando se inyectaba agua, [17] aunque el V12 completo probablemente habría tenido inicialmente una potencia nominal de alrededor de 2.500 CV (1.900 kW). ). Sir Harry Ricardo, quien especificó el diseño y los objetivos de diseño, consideró que sería posible una calificación militar confiable de 4.000 HP. Ricardo se sintió constantemente frustrado durante la guerra con los esfuerzos de Rolls-Royce (RR). Hives & RR se centraron mucho en sus aviones Merlin , Griffon , Eagle y finalmente Whittle , que tenían un propósito de producción claramente definido. Ricardo y Tizard finalmente se dieron cuenta de que el Crecy nunca recibiría la atención de desarrollo que merecía a menos que se especificara para su instalación en un avión en particular, pero en 1945, su concepto de " Spitfire con esteroides" de un interceptor de rápida escalada impulsado por el motor ligero Crecy se había convertido en un avión sin propósito.
Después de la Segunda Guerra Mundial, la válvula de manguito se utilizó menos, Roy Fedden, muy temprano involucrado en la investigación de SV, construyó algunos motores de válvula de manguito simple de seis cilindros planos destinados a la aviación general alrededor de 1947; después de esto, solo la francesa SNECMA produjo algunos motores SSV bajo licencia de Bristol que fueron instalados en el avión de transporte Noratlas , también otro avión de transporte, el Azor construido por la española CASA instaló motores SSV Bristol después de la Segunda Guerra Mundial. Sin embargo, se utilizaron motores de válvula de manga Bristol durante el auge del transporte aéreo de la posguerra, en el Vickers Viking y Varsity y Valetta militares relacionados , Airspeed Ambassador , utilizados en las rutas europeas de BEA , y Handley Page Hermes (y Hastings militares relacionados ), y Aviones de pasajeros Short Solent y Bristol Freighter y Superfreighter . El Centaurus también se utilizó en los militares Hawker Sea Fury , Blackburn Firebrand , Bristol Brigand , Blackburn Beverly y Fairey Spearfish . Los problemas anteriores de la válvula de asiento con el sellado y el desgaste se habían solucionado mediante el uso de mejores materiales y los problemas de inercia con el uso de válvulas grandes se redujeron mediante el uso de varias válvulas más pequeñas, lo que proporcionó un área de flujo mayor y una masa reducida, y la válvula de escape estaba caliente. mancha por válvulas refrigeradas por sodio. Hasta ese momento, la válvula de un solo manguito había ganado todas las competencias contra la válvula de asiento en comparación con la potencia y el desplazamiento. La dificultad de endurecer con nitruro y luego rectificar la válvula de manguito para ajustar la circularidad, puede haber sido un factor en la falta de aplicaciones más comerciales.
El caso de la patente Knight-Argyll
Cuando se lanzó el automóvil Argyll en 1911, Knight and Kilbourne Company inmediatamente presentó un caso contra Argyll por infracción de su patente original de 1905. Esta patente describía un motor con una sola manga móvil, mientras que los motores Daimler que se estaban construyendo en ese momento se basaban en la patente de 1908 Knight, que tenía motores con dos mangas móviles. Como parte del litigio, se fabricó un motor de acuerdo con la especificación de 1905 y no desarrolló más de una fracción de la potencia nominal de RAC . Este hecho, junto con otros argumentos legales y técnicos [18], llevó al juez a dictaminar, a fines de julio de 1912, que los titulares de la patente original de Knight no podían ser respaldados en su afirmación de que les otorgaba derechos maestros que abarcaban el diseño Argyll. . Los costos del litigio contra las reclamaciones de los titulares de patentes de Knight parecen haber contribuido sustancialmente a la quiebra de Argyll en Escocia.
Uso moderno
La válvula de manguito ha comenzado a reaparecer gracias a materiales modernos, tolerancias de ingeniería dramáticamente mejores y técnicas de construcción modernas, que producen una válvula de manguito que pierde muy poco aceite. Sin embargo, la investigación de motores más avanzada se concentra en mejorar otros diseños de motores de combustión interna, como el Wankel .
Mike Hewland con su asistente John Logan, y también de forma independiente Keith Duckworth , experimentaron con un motor de prueba de válvula de camisa de un solo cilindro al buscar reemplazos de Cosworth DFV . Hewland afirmó haber obtenido 72 hp (54 kW) de un motor monocilíndrico de 500 cc, con un consumo específico de combustible de 177-205 g / HP / hr (0.39 - 0.45 lb / HP / hr), siendo el motor capaz de trabajar en creosota , y sin suministro de lubricación específico para el manguito.
Una forma inusual de modelo de motor de cuatro tiempos que utiliza lo que es esencialmente un formato de válvula de manguito, es la serie británica RCV de motores modelo "SP", que utilizan una camisa de cilindro giratoria impulsada a través de un engranaje cónico en la "parte inferior" de la camisa de cilindro. , que en realidad está en el extremo de popa del cilindro; y, lo que es aún más inusual, el eje de la hélice, como parte integralmente mecanizada de la camisa del cilindro giratorio, emerge de lo que normalmente sería la culata , que en este diseño se coloca en el extremo delantero del motor, logrando un 2: 1 relación de reducción de engranajes en comparación con la velocidad de rotación del cigüeñal orientado verticalmente. La serie de motores modelo "CD" de la misma empresa utiliza un cilindro único vertical convencional con el cigüeñal utilizado para hacer girar la hélice directamente y también utiliza la válvula del cilindro giratorio. Como paralelo con las centrales eléctricas automotrices con válvulas de manguito diseñadas anteriormente por Charles Knight, cualquier modelo de motor con válvula de manguito RCV que funcione con combustible de motor incandescente que utilice aceite de ricino (aproximadamente del 2% al 4% de contenido) del contenido máximo del 15% El lubricante en el combustible permite que el "barniz" creado a través del funcionamiento del motor proporcione un mejor sello neumático entre la válvula del cilindro giratorio y las piezas de fundición unitaria del cilindro / culata del motor, que se forman inicialmente mientras se prepara el motor. [19]
Se ha desarrollado otro concepto, el motor de revestimiento giratorio, en el que el beneficio de desgaste y fricción de la válvula de manguito se aprovecha en un diseño de motor convencional. Se ha informado de una reducción de la fricción del orden del 40% para un diésel de servicio pesado.
La misma empresa también puede suministrar motores algo más grandes para su uso en drones militares, generadores portátiles y equipos como cortadoras de césped. [20] Estos son "multicombustibles" en la medida en que pueden configurarse para funcionar con gasolina, queroseno, incluidos los combustibles para aviones y gasoil.
Debido a la imposibilidad de utilizar válvulas de asiento convencionales en motores de pistones opuestos , la empresa estadounidense Pinnacle Engines también promueve un diseño de válvulas de manguito en sus desarrollos de motores de pistones opuestos de 4 tiempos. La sincronización variable de válvulas también se propuso en un desarrollo de 3 cilindros y 1.5L de Pinnacle Engines, pero a diciembre de 2016 no hay tantos detalles disponibles para el público en general.
Máquina de vapor
Las válvulas de manguito se han utilizado ocasionalmente, pero sin éxito, en motores de vapor, por ejemplo, la clase SR Leader .
Ver también
- Categoría: Motores de válvulas de manguito
- Válvula de corredera
- Válvula de pistón
- Válvula Corliss
Referencias
- ^ Manual de Autocar (Novena ed.). El Autocar . C. 1919. págs. 36–38.
- ^ Manual de Autocar (Novena ed.). El Autocar . C. 1919. págs. 37–39.
- ^ "Válvulas de manguito, descripción". El Autocar . 19 de diciembre de 1914.
- ^ WA Frederick, SAE Journal, mayo de 1927
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Durante la Segunda Guerra Mundial, mi entusiasmo original por la simplicidad del motor de válvula de manguito resultó estar basado en premisas dudosas. Mi inspección de un motor radial de dos filas de Bristol capturado reveló un cucharón lleno de ruedas dentadas para la transmisión de la manga. ¡Creo que había más de 100 engranajes!
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- K McCutcheon: 'Motores de avión con válvula de camisa americana', Weak Force Press, Hunstville, AL; 2020. ISBN 978-0-9710847-8-0
enlaces externos
- Video que muestra un motor de válvula de manga Knight seccionado
- [5] Un motor de cortacésped Briggs & Stratton modificado al tipo de distribución de válvula de manga única
- [6] Edición de 1931 de Harry Ricardo: 'El motor de combustión interna de alta velocidad'
- [7] Sitio de Douglas Self: 'Válvulas rotativas en motores de combustión interna'