مساحة تبديد الحرارة لصمام التحكم في الحفار: قواعد خلوص التثبيت التي تحافظ على بقاء الأختام على قيد الحياة
كل نظام هيدروليكي يولد الحرارة. هذه هي الفيزياء، وليس عطلا. ولكن في صمام التحكم في الحفار، لا يوجد مكان تذهب إليه الحرارة إذا قمت بتثبيت الصمام في زاوية ضيقة مع لف الأنابيب حوله وسكة الإطار على بعد بوصتين. ترتفع درجة حرارة الزيت، وتنخفض اللزوجة، وتتصلب الأختام، وفي غضون بضع مئات من الساعات يبدأ الصمام في البكاء داخليًا.
يقوم معظم الفنيين بفحص إعدادات الضغط، والتحقق من خلوص التخزين المؤقت، والتحقق من توقيت المنفذ. لا أحد يتحقق مما إذا كان للصمام مساحة للتنفس. حتى يفشل. ثم يلومون الأختام.
لماذا تعتبر الحرارة القاتل الصامت لصمامات التحكم؟
كيف تدمر درجة الحرارة الداخلية الأختام من الداخل إلى الخارج
تعتمد أختام صمام التحكم - سواء كانت حلقات على شكل حرف O، أو أكواب على شكل حرف U، أو حلقات احتياطية - على لزوجة زيت محددة للحفاظ على ملامسة شفة الختم. عندما تتجاوز درجة حرارة الزيت 85 درجة مئوية، تبدأ معظم حلقات النتريل القياسية في فقدان مرونتها. إنهم لا يذوبون. لقد أصبحوا ناعمين فقط. لا تضغط شفة الختم على جدار التجويف بقوة كافية، وينزلق الزيت عالي الضغط.
المشكلة غير مرئية من الخارج. لا بالتنقيط. لا يوجد تسرب. مجرد انخفاض بطيء في الضغط في دائرة واحدة يجعل المشغل يعتقد أن الأسطوانة مهترئة. تقوم بسحب الصمام، والعثور على مكبات جيدة تمامًا، واستبدال الأختام، ثم تجميعها مرة أخرى - وتعود الدائرة نفسها مرة أخرى خلال ثلاثة أسابيع. لأنه لم تتم معالجة الحرارة أبدًا. تواجه الأختام الجديدة نفس البيئة الحرارية وتفشل بنفس الطريقة.
الحرارة أيضًا تؤدي إلى تحلل الزيت نفسه. فوق 90 درجة، تتسارع عملية الأكسدة. يشكل الزيت ورنيشًا وحمأة تغطي أراضي البكرة وتزيد الاحتكاك. المزيد من الاحتكاك يعني المزيد من الحرارة. وهي عبارة عن حلقة تتغذى على نفسها حتى يتحول الزيت إلى مادة هلامية تسد كل فتحة في الصمام.
كيف تؤدي مصادر الحرارة الخارجية إلى تفاقم المشكلة
يوجد صمام التحكم في الحفارة متوسطة الحجم بجوار كتلة المحرك، أسفل مشعب العادم، وغالبًا ما يكون على بعد 100 مم من مبيت الشاحن التوربيني. يمكن أن تصل درجات الحرارة المحيطة حول الصمام بسهولة إلى 60 إلى 70 درجة مئوية حتى قبل أن يبدأ النظام الهيدروليكي في توليد الحرارة الخاصة به.
أضف الحرارة الناتجة عن انخفاض الضغط عبر الصمام - كل شريط من الضغط المفقود يتحول إلى حرارة - ويمكن أن يعمل جسم الصمام بدرجة حرارة أعلى بمقدار 20 إلى 30 درجة من الزيت المحيط. إذا كان الزيت يدخل الصمام بالفعل عند درجة حرارة 80 درجة، فإن درجة الحرارة الداخلية تصل إلى 100 أو أكثر. وهذا يتجاوز نطاق التشغيل الآمن لمعظم الأختام القياسية.
الأنابيب الملفوفة بإحكام حول الصمام تجعل الأمر أسوأ. يعمل أنبوب فولاذي يحمل زيتًا بقوة 350 بار كموصل للحرارة. فهو يسحب الحرارة من حجرة المحرك ويلقيها في جسم الصمام من خلال كل نقطة اتصال. إذا كانت مشابك أنبوب الإدخال تتلامس مع صب الصمام دون وجود فجوة، فقد قمت بإنشاء جسر حراري مباشر يتجاوز أي تبريد هواء قد يحصل عليه الصمام.
الحد الأدنى من متطلبات التخليص لتبديد الحرارة السليم
التباعد الرأسي والأفقي من المكونات المحيطة
يحتاج الصمام إلى الهواء للتحرك حوله. ليس كثيرًا، فقط ما يكفي لنقل الحرارة بعيدًا عن سطح الصب. القاعدة الأساسية التي يستخدمها معظم الميكانيكيين ذوي الخبرة هي خلوص لا يقل عن 50 مم على جميع جوانب جسم الصمام. أعلى، أسفل، يسار، يمين. خمسون ملم من الهواء الطلق.
يبدو هذا كثيرًا على جهاز صغير الحجم حيث يتم أخذ كل ملليمتر من مساحة الإطار في الاعتبار. لكن 50 ملم هو الحد الأدنى المطلق. إذا كان بإمكانك الحصول على 75 ملم أو 100 ملم، فافعل ذلك. كل سنتيمتر إضافي من فجوة الهواء يعمل على تحسين التبريد الحراري بنسبة 5 إلى 8 بالمائة تقريبًا.
على الجانب العلوي - الجانب الأقرب إلى العادم والتوربو - يجب أن تكون المساحة الفارغة 75 ملم على الأقل. ترتفع الحرارة. الجزء العلوي من الصمام هو النقطة الأكثر سخونة في الصب، وإذا قمت بملءه بأنبوب أو كتيفة، فلن تذهب هذه الحرارة إلى أي مكان. يشع مرة أخرى إلى جسم الصمام بدلاً من أن يتبدد في الهواء.
في الجزء السفلي، احتفظ بما لا يقل عن 50 مم من حاجز الإطار أو لوح الانزلاق. الجزء السفلي من الصمام هو مكان تجمعات الزيت العائد وحيث توجد معظم سدادات التصريف. إذا كانت سكة الإطار قريبة جدًا، فإنها تمنع تدفق الهواء أسفل الصمام وتحبس الحرارة في الهيكل السفلي. تعمل هذه الحرارة على امتصاص أختام ميناء العودة وتسريع فشلها.
خلوص توجيه الأنابيب من منافذ الصمامات
يجب أن يقوم كل أنبوب متصل بالصمام بمسح المنفذ بمقدار 20 مم على الأقل قبل أن ينحني أو يبتعد. تخلق هذه الفجوة قناة هوائية حول وصلة المنفذ. وبدون ذلك، يستقر الأنبوب على المنفذ ويعمل بمثابة المشتت الحراري الذي يسحب الدفء إلى خيوط التركيب.
في منفذ الإدخال على وجه التحديد - وهو الاتصال الأكثر سخونة في الصمام - استخدم دعامة الأنابيب التي تحمل الخط على بعد 20 إلى 30 مم من وجه المنفذ. يتم تثبيت دعامة الدعم على الإطار، وليس على الصمام. دع الأنبوب يطفو بالقرب من المنفذ دون لمسه. الزيت الموجود داخل الأنبوب ساخن بالفعل من المضخة. إذا لامس معدن الأنبوب صب الصمام، فإنه يقوم بتوصيل الحرارة مباشرة إلى جدار المنفذ.
بالنسبة لخطوط الإرجاع، تكون الفجوة البالغة 20 مم أقل أهمية لأن زيت الإرجاع يكون أكثر برودة. لكن لا تقم بتشغيل خط إرجاع مباشرة أسفل جسم الصمام حيث يمنع التيار الطبيعي الصاعد للهواء الدافئ. الهواء الدافئ يرتفع. إذا قمت بسد المسار بالأسفل، فإن الهواء الساخن يركد حول الصمام ويطهوه من الأسفل.
استراتيجيات التبريد النشطة عندما تكون المساحة ضيقة
استخدام المشتتات الحرارية والأقواس ذات الزعانف
عندما لا تتمكن من الحصول على 50 مم من الخلوص لأن تصميم الماكينة ببساطة لا يسمح بذلك، قم بإضافة مساحة السطح. تعمل أقواس التثبيت ذات الزعانف أو ألواح المشتت الحراري المصنوعة من الألومنيوم والمثبتة بمسامير على جسم الصمام على زيادة قدرة الصب على إشعاع الحرارة في الهواء.
يمكن للقوس البسيط ذو الزعانف - وهو عبارة عن لوحة مسطحة ذات أضلاع رأسية متباعدة بمقدار 10 ملم - مثبتة بمسامير على جانب الصمام مع وجود مركب حراري بينهما أن يخفض درجة حرارة جسم الصمام بمقدار 8 إلى 12 درجة. يملأ المركب الفجوات المجهرية بين الدعامة والمصبوب بحيث تنتقل الحرارة بكفاءة بدلاً من جيوب الهواء العازلة للصمام.
لا تستخدم مركبًا حراريًا على أسطح الحشية أو وجوه المنفذ. يدخل في الممرات الزيتية ويسد الفتحات. قم بتطبيقه فقط عندما يلتقي المعدن بالمعدن على الجزء الخارجي من الهيكل.
تقوم بعض المتاجر بلحام زعانف الألومنيوم الصغيرة مباشرة على جسم الصمام في المناطق غير الحرجة - بعيدًا عن المنافذ وأسطح التثبيت. هذا أمر خام ولكنه فعال. تعمل الزعانف على زيادة مساحة السطح بنسبة 30 إلى 40 بالمائة ولا تكلف شيئًا تقريبًا من حيث المواد. يجب أن يكون اللحام نظيفًا وسلسًا حتى لا يؤدي إلى زيادة الضغط في عملية الصب.