Válvula de manguito

La válvula de manguito es un tipo de mecanismo de válvula para motores de pistón , distinto de la válvula de asiento habitual . Los motores con válvulas de manga se utilizaron en varios automóviles de lujo anteriores a la Segunda Guerra Mundial y en los Estados Unidos en los automóviles y camionetas Willys-Knight . Posteriormente dejaron de usarse debido a los avances en la tecnología de válvulas de asiento, incluido el enfriamiento por sodio, y la tendencia del motor de doble manga del sistema Knight a quemar una gran cantidad de aceite lubricante o atascarse debido a la falta del mismo. La compañía escocesa Argyll utilizó en sus coches su propio sistema de camisa única, mucho más simple y eficiente (Burt-McCollum), sistema que, tras un extenso desarrollo, tuvo 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 , que sólo fue suplantado por los motores a reacción.

Descripción

Una válvula de manguito toma la forma de uno (o en el caso de válvulas de doble manguito, dos) cilindros mecanizados que encajan concéntricamente entre el pistón y el orificio del bloque de cilindros de un motor de combustión interna que tiene inducción/escape de flujo cruzado. Estos manguitos tienen puertos de entrada y escape mecanizados en la periferia, de forma análoga a un motor de dos tiempos . Los puertos (aberturas) en la periferia de las camisas 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 manga exitosa fue patentada por Charles Yale Knight y usaba mangas alternativas gemelas por cilindro. Se utilizó en algunos automóviles de lujo, en particular Willys , Stearns, Daimler , Mercedes-Benz , Minerva , Panhard , Peugeot y Avions Voisin . Mors adoptó motores de doble válvula fabricados por Minerva. El mayor consumo de aceite ^[1] se vio compensado con creces por el silencio al circular y los elevados kilometrajes sin revisión. Los primeros sistemas de válvulas de asiento requerían descarbonización con kilometrajes muy bajos y eran propensos a fallar los resortes de las válvulas antes de los avances posteriores en la tecnología de resortes.

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 del tipo camisa abierta, accionado desde el lado del cigüeñal, mientras que el diseño McCollum tenía una camisa en la cabeza y la parte superior del cilindro, y una disposición de puertos más compleja (Fuente: Revista 'Torque Meter', AEHS). El diseño que entró en producción era más 'Burt' que 'McCollum'. Fue utilizado por la empresa escocesa Argyll para sus automóviles, ^[2] y más tarde fue adoptado por Bristol para sus motores de avión radiales y el Napier Sabre diseñado por Halford. Utilizaba una sola manga impulsada por una excéntrica desde un eje de distribución fijado 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 establecida en el sistema Knight .

Un pequeño número de diseños utilizaban una manga de "manguito" en la culata del cilindro en lugar del cilindro propiamente dicho, ^[3] proporcionando un diseño más "clásico" en comparación con los motores de válvula de asiento tradicionales. 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. La desventaja es que esta disposición limitaba el tamaño de los puertos al de la culata, mientras que las camisas internas 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 puerto 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 funciona 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 normalmente 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 turbulencia 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 utiliza la superposición de sincronización de escape/entrada y se requiere un amplio rango de velocidad, mientras que una mala limpieza de escape de la válvula de asiento puede diluir la entrada de la mezcla de aire fresco/combustible en mayor grado, dependiendo más de la velocidad (dependiendo principalmente del sistema de escape/admisión). sintonización resonante para separar las dos corrientes). Una mayor libertad en el diseño de la cámara de combustión (pocas restricciones además de la posición de la bujía) significa que el remolino de la mezcla de aire y combustible en el punto muerto superior (TDC) también puede controlarse mejor, lo que permite mejorar el encendido y el recorrido de la llama, lo 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 manga, por lo tanto, la potencia necesaria para operar la válvula permanece en gran medida 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 utilizan 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, 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 cerrar. 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, lo que reduce en gran medida la fuerza del resorte y su capacidad para mantener rápidamente la válvula cerrada y sincronizarse correctamente con la masa alternativa (este fenómeno se puede contrarrestar mediante el uso de Los resortes de válvula doble, ya que el resorte secundario puede ayudar al primario a través del rango de rpm muy estrecho donde puede ocurrir tal falla armónica, lo que permite que el motor continúe generando RPM). Estos efectos, llamados flotación de la válvula y/o rebote de la válvula, podrían provocar que la válvula sea golpeada por la parte superior del pistón ascendente. 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 impulsadas por un solo engranaje impulsado desde el cigüeñal. En un motor de avión, esto proporcionó reducciones deseables en 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 estaban sujetas 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 carbón en realidad ayudó a mejorar el sellado de las camisas; se dice que los motores "mejoran con el uso", en contraste con los motores con válvulas de asiento, que pierden compresión y potencia a medida que las válvulas, los vástagos de las válvulas y las guías tener puesto. Debido al movimiento continuo del manguito (tipo Burt-McCollum), se suprimen los puntos de alto desgaste relacionados con una mala lubricación en el PMS/BDC ( punto muerto inferior ) del recorrido del pistón dentro del cilindro, por lo que los anillos y los cilindros duraron mucho más.
No es necesario 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 las lumbreras, como lo describe Harry Ricardo, puede ser una ventaja adicional. En su investigación con motores de dos tiempos con encendido por compresión con válvula de manga única, Harry Ricardo demostró que era factible una manga abierta, actuando como un segundo pistón anular con el 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, cilindros y pistones del motor conectados a potencia. Harry Ricardo demostró que siempre que el espacio entre la camisa y el cilindro esté adecuadamente ajustado y la película de aceite lubricante sea lo suficientemente delgada, las camisas son "transparentes al calor".
Continental en Estados Unidos llevó a cabo una extensa investigación sobre motores con válvulas de camisa simple, señalando que eventualmente eran más baratos y más fáciles de producir. Sin embargo, sus motores de avión pronto igualaron el rendimiento de los motores de válvula de una sola manga al introducir mejoras como válvulas de asiento refrigeradas por sodio, y parece también que los costos de esta investigación, junto con la crisis de octubre de 1929, condujeron al modelo Continental único. -motores con válvulas de manguito que no entran en producción en masa. Un libro sobre motores Continental informa que General Motors había realizado pruebas con motores de válvula de camisa simple, rechazando este tipo de disposición, ^[4] y, según M. Hewland ( Car & Driver , julio de 1974) también Ford hacia 1959. ^[5]^{[ se necesita cita completa ]} .

La mayoría de estas ventajas fueron evaluadas y establecidas durante la década de 1920 por Roy Fedden y Harry Ricardo, posiblemente los mayores defensores del motor con válvulas de camisa. 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 enfriadas por sodio en los motores de aviones de alto rendimiento.

Desventajas

La válvula de manguito simple presentaba una serie de desventajas:

Un sellado perfecto, incluso muy bueno, es difícil de conseguir. En un motor con 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 "asentamiento" (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 con válvula de manguito, porque el pistón y el manguito se mueven en direcciones diferentes 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 de la camisa. En la década de 1940, esto no era una preocupación importante porque los vástagos de las válvulas de asiento de la época generalmente tenían fugas apreciables más que hoy, por lo que el consumo de aceite era significativo en cualquier caso. Para uno de los motores Argyll de válvula simple de 1922-1928, el 12, un cuatro cilindros de 91 pies cúbicos. (1,491 cc), se le atribuyó un consumo de aceite de un galón por 1,945 millas, ^[6] y 1,000 millas por galón de aceite en el motor 15/30 de cuatro cilindros y 159 pies cúbicos. pulg. (2610 cc). ^[7] Algunos propusieron un anillo agregado en la base del manguito, entre el manguito y la pared del cilindro. Los motores de válvula de una sola manga tenían la reputación de producir mucho menos humo que los Daimler con motores de sus homólogos Knight de doble manga.
El problema del alto consumo de aceite asociado con la válvula de doble manga Knight se solucionó con la válvula de manga simple Burt-McCollum, perfeccionada por Bristol. Los modelos que contaban con el complejo ' cabeza chatarra ' le instalaban una válvula de purga antirretorno; Como los líquidos no se pueden comprimir, la presencia de aceite en el espacio superior provocaría problemas. En el punto muerto superior (TDC), la válvula de manga única gira en relación con el pistón. Esto evita problemas de lubricación límite, ya que no se produce desgaste de las crestas de los anillos del pistón en el PMS y en el punto muerto inferior (BDC). La vida útil del Bristol Hercules entre revisiones (TBO) fue de 3.000 horas, muy buena para un motor de avión, pero no tanto para motores de automóvil. ^[8] 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 la superposición crucial entre la sincronización de las válvulas de admisión y de escape, habitual en los motores modernos. La impresión de 1954 del libro de Harry Ricardo The High-Speed Internal Combustion Engine , 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 accionamiento del manguito y de la relación diámetro/carrera; Ricardo probó con éxito el concepto de 'manga abierta' en algunos motores de dos tiempos con encendido por compresión. No sólo eliminó los anillos de culata, sino que también permitió una reducción en la altura del motor y la culata, 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 el pistón formaba un pistón anular con un área de alrededor del 10% de la del pistón, lo que contribuía a aproximadamente el 3% de la potencia de salida a través del mecanismo de accionamiento del manguito hasta el cigüeñal. El ingeniero alemán Max Bentele , después de estudiar un motor aeronáutico de válvulas de camisa británico (probablemente un Hércules ), se quejó de que la disposición requería más de 100 ruedas dentadas para el motor, demasiadas para su gusto. ^[9]
Un problema grave con los grandes motores aeronáuticos 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 superó las 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 necesaria ]}
Se informó que las crecientes dificultades con el consumo de aceite y la lubricación del conjunto de cilindros nunca se habían resuelto en los motores producidos en serie. Los motores de ferrocarril y otros grandes motores de válvula 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, en un artículo del SAE Journal de alrededor del año 2000 se propuso como mejor solución un catalizador de tres vías con inyección de aire en el medio.
Algunos (Wifredo Ricart, Alfa-Romeo) temían la acumulación de calor dentro del cilindro, pero Ricardo demostró que si sólo se retiene una fina película de aceite y se mantiene pequeña la holgura de trabajo entre la camisa y el cilindro, es casi imposible mover las camisas. transparente al calor, en realidad transporta calor desde las partes superiores a las inferiores del sistema.
Si se almacenan horizontalmente, las mangas tienden a volverse ovaladas, lo que produce varios tipos de problemas mecánicos. Para evitarlo, se desarrollaron armarios especiales para guardar las fundas en vertical.
Las implementaciones equivalentes de sincronización variable de válvulas y elevación variable modernas son imposibles debido a los tamaños fijos de los orificios de los puertos y a la velocidad de rotación esencialmente fija de las camisas. En teoría, puede ser posible alterar la velocidad de rotación mediante engranajes que no estén relacionados linealmente con la velocidad del motor; sin embargo, parece que esto sería poco práctico y complejo incluso en comparación con las complejidades de los sistemas de control de válvulas modernos.

Historia

Charles Yale Caballero

Un anuncio replicado de Stearns de 1912 en el centro de Boise, Idaho, promocionando el motor tipo Knight.

En 1901, Knight compró un vehículo de tres ruedas, monocilíndrico, refrigerado por aire, cuyas ruidosas válvulas le molestaban. Creyó que podía diseñar un motor mejor y así lo hizo, inventando su principio de doble manga en 1904. Con el respaldo del empresario de Chicago LB Kilbourne, se construyeron varios motores, seguidos por el turismo "Silent Knight", que se mostró en la Salón del Automóvil de Chicago de 1906.

El diseño de Knight tenía dos camisas de hierro fundido por cilindro, una deslizándose dentro de la otra con el pistón dentro de la camisa interior. Los manguitos eran 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, su fabricación era más cara debido al pulido de precisión requerido en las superficies de las mangas. También consumía más aceite a altas velocidades y era más difícil arrancar en climas fríos. ^[11]

Aunque inicialmente no pudo vender su motor Knight en los Estados Unidos, una larga estancia en Inglaterra, que implicó un mayor desarrollo y perfeccionamiento por parte de Daimler , supervisado por su consultor, el Dr. Frederick Lanchester , ^[12] finalmente consiguió como clientes a Daimler y varias empresas de automóviles de lujo. dispuesto a pagar sus costosas primas. Patentó el diseño por primera vez en Inglaterra en 1908. La patente para Estados Unidos se concedió en 1910. ^[13] Como parte del acuerdo de licencia, "Knight" debía incluirse en el nombre del automóvil.

Los motores Daimler de seis cilindros con válvulas de camisa se utilizaron en los primeros tanques británicos de la Primera Guerra Mundial, hasta el Mark IV inclusive . Como resultado de la tendencia de los motores a echar humo y, por lo tanto, revelar las posiciones del tanque, trajeron a Harry Ricardo e ideó un nuevo motor que reemplazó la válvula de manguito comenzando con el tanque Mark V.

Entre las empresas que utilizaron la tecnología de Knight se encontraban Avions Voisin , Daimler (1909-1930), incluido su V12 Double Six , Panhard (1911-39), Mercedes (1909-24), Willys (como Willys-Knight , más la asociada Falcon-Knight ), Stearns , Mors , Peugeot y la empresa belga Minerva, que se vio obligada a suspender su línea de motores con válvulas de camisa a consecuencia de las limitaciones que les impusieron los vencedores de la Segunda Guerra Mundial, una treintena de empresas en total. ^[14] Itala también experimentó con válvulas rotativas y de manga en sus autos 'Avalve'. ^[15]

Tras el regreso de Knight a Estados Unidos, pudo conseguir 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. auto.

Burt-McCollum

La válvula de manguito Burt-McCollum, que debe su nombre a 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 Los ingenieros contratados por el fabricante de automóviles escocés Argyll, consistían en una sola manga, a la que se le aplicaba una combinación de movimiento de arriba y abajo y de rotación parcial. Fue desarrollado alrededor de 1909 y se utilizó por primera vez en el automóvil Argyll de 1911 . La inversión inicial en Argyll en 1900 fue de 15.000 libras esterlinas y la construcción de la magnífica planta en Escocia costó 500.000 libras esterlinas en 1920. Se informa que el litigio de los propietarios de las patentes de Knight le costó a Argyll 50.000 libras esterlinas, 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 litros, pero 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 manga única (SSV) se produjo en los grandes motores de aviones 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 Knight de doble manga. ^[dieciséis]

Barr and Stroud Ltd de Anniesland, Glasgow, también obtuvo la licencia del diseño SSV y fabricó versiones pequeñas de los motores que comercializaron entre las empresas de motocicletas. En un anuncio en la revista Motor Cycle en 1922 ^[17] 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'. ^[18] Grindlay-Peerless comenzó a producir un V-twin de 999 cc con motor SSV Barr & Stroud en 1923. [1] Archivado el 27 de mayo de 2013 en Wayback Machine y luego agregó un SSV simple de 499 cc, así como el de 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. Algunos pequeños motores de barcos auxiliares SSV y generadores eléctricos se construyeron en el Reino Unido, preparados para quemar "parafina" desde el principio o después de un poco de calentamiento con combustibles más complejos. ^[19]

Se desarrollaron varios motores de avión con válvulas de manguito a raíz de un trabajo de investigación fundamental de 1927 de la RAE realizado por Harry Ricardo . Este documento describió las ventajas de la válvula de manguito y sugirió que los motores con válvula de asiento no podrían ofrecer potencias mucho más allá de 1500 hp (1100 kW). Napier y Bristol comenzaron el desarrollo de motores de válvulas de camisa que eventualmente resultarían en la producción limitada de dos de los motores de pistón más potentes del mundo: el Napier Sabre y el Bristol Centaurus . La Continental Motors Company , durante los años de la Gran Depresión, desarrolló prototipos de motores de válvula de camisa 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 homólogos. Debido a los problemas financieros 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 potente de todos los motores de válvulas de camisa (aunque nunca llegó a producirse) fue el Rolls-Royce Crecy V-12 (curiosamente, utiliza un ángulo en V de 90 grados), de dos tiempos, con inyección directa y turboalimentado (fuerza -motor aeronáutico de 26,1 litros de cilindrada. Logró un rendimiento específico muy alto y un consumo específico de combustible (SFC) sorprendentemente bueno. En 1945, el motor de prueba monocilíndrico (Ricardo E65) producía el equivalente a 5.000 HP (192 BHP/litro) cuando se inyectaba agua, ^[20] aunque el V12 completo probablemente habría tenido una potencia nominal inicial de alrededor de 2.500 hp (1.900 kW). ). Sir Harry Ricardo, quien especificó el diseño y los objetivos del diseño, consideró que sería posible una potencia militar confiable de 4.000 HP. Ricardo se sintió constantemente frustrado durante la guerra con los esfuerzos de Rolls-Royce (RR). Hives & RR estaban muy centrados en sus jets Merlin , Griffon , luego Eagle y finalmente Whittle , todos los cuales 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 estuviera especificado para su instalación en un avión en particular, pero en 1945, su concepto " Spitfire con esteroides" de un interceptor de rápido ascenso propulsado por el ligero motor Crecy se había convertido en un avión sin propósito.

Después de la Segunda Guerra Mundial, la válvula de manguito se utilizó menos; Roy Fedden, que participó desde muy temprano en la investigación del SV, construyó algunos motores de seis válvulas de manguito simples destinados a la aviación general alrededor de 1947; después de esto, solo la SNECMA francesa produjo algunos motores SSV bajo licencia Bristol que se instalaron 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, los motores de válvulas de manguito Bristol se utilizaron durante el auge del transporte aéreo de la posguerra, en Vickers Viking y Varsity militar relacionado y Valetta , Airspeed Ambassador , utilizado en las rutas europeas de BEA , y Handley Page Hermes (y Hastings militar relacionado ), y Aviones de pasajeros cortos Solent y Bristol Freighter y Superfreighter . El Centaurus también se utilizó en el ejército Hawker Sea Fury , Blackburn Firebrand , Bristol Brigand , Blackburn Beverly y Fairey Spearfish . Los problemas anteriores de sellado y desgaste de la válvula de asiento se habían solucionado mediante el uso de mejores materiales y los problemas de inercia con el uso de válvulas grandes se redujeron utilizando varias válvulas más pequeñas, lo que dio un mayor área de flujo y una masa reducida, y la válvula de escape estaba caliente. manchado por válvulas enfriadas por sodio. Hasta ese momento, la válvula de manguito único había ganado todas las competencias contra la válvula de asiento en comparación con la potencia y el desplazamiento. La dificultad de endurecer el nitruro y luego terminar de pulir la válvula de manguito para corregir la circularidad puede haber sido un factor en su 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 camisa móvil, mientras que los motores Daimler que se construían en ese momento se basaban en la patente Knight de 1908 que tenía motores con dos camisas móviles. Como parte del litigio, se construyó un motor según la especificación de 1905 y no desarrollaba más que una fracción de la potencia nominal del RAC . Este hecho, junto con otros argumentos legales y técnicos ^[21], llevó al juez a dictaminar, a finales de julio de 1912, que los titulares de la patente original de Knight no podían recibir apoyo en su afirmación de que les otorgaba derechos maestros que abarcaban el diseño de Argyll. . Los costes 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 tener una especie de regreso, gracias a los 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 mayoría de las investigaciones avanzadas sobre motores se concentran en mejorar otros tipos de 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 manguito de un solo cilindro cuando buscaban 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 a 205 g/HP/h (0,39 a 0,45 lb/HP/h), pudiendo el motor trabajo sobre creosota , y sin suministro de lubricación específica 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 trasero del cilindro; y, aún más inusual, tener el eje de la hélice, como parte integralmente mecanizada de la camisa del cilindro giratorio, emergiendo 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 "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 los motores automotrices con válvulas de manguito diseñados anteriormente por Charles Knight, cualquier modelo de motor RCV con válvulas de manguito que funcione con combustible de motor incandescente modelo que utilice aceite de ricino (alrededor del 2% al 4% de contenido) del contenido máximo del 15%. El lubricante en el combustible permite que el "barniz" creado durante el funcionamiento del motor proporcione un mejor sello neumático entre la válvula del cilindro giratorio y las piezas fundidas del cilindro/culata del motor unificadas, formadas inicialmente mientras se asienta el motor. ^[22]

Se ha desarrollado otro concepto, el motor de revestimiento giratorio, en el que se aprovecha el beneficio de desgaste y fricción de la válvula de manguito 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. ^{[ cita necesaria ]}

La misma empresa también puede suministrar motores algo más grandes para su uso en drones militares, generadores portátiles y equipos como cortadoras de césped. ^[23]

Máquina de vapor

Ocasionalmente, pero sin éxito, se han utilizado válvulas de manguito en máquinas de vapor, por ejemplo, en la clase SR Leader . ^{[ cita necesaria ]}

Ver también

Referencias

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enlaces externos

Wikimedia Commons tiene medios relacionados con los motores con válvulas de manga .

Video que muestra un motor Knight con válvula de manga seccionado
[5] Un motor de cortadora de césped 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'