Todo lo que necesita saber sobre el funcionamiento de los engranajes de válvulas
Solo en 2017, la industria ferroviaria en los Estados Unidos proporcionó más de un millón de empleos y aportó más de 200 mil millones de dólares a la economía. Las locomotoras proporcionan una parte valiosa y necesaria de la infraestructura de transporte en la que todos confiamos.
Aunque la mayoría de los trenes modernos ya no utilizan vapor para moverse, todavía existe una amplia variedad de aplicaciones para las máquinas de vapor.
Una parte fundamental del funcionamiento de la máquina de vapor es el engranaje de válvulas. Siga leyendo para aprender todo sobre los engranajes de válvulas y cómo se utilizan los diferentes tipos.
¿Qué son los engranajes de válvulas?
En pocas palabras, los engranajes de válvulas son engranajes que controlan la apertura y el cierre de una válvula. A pesar de esta simple definición, los engranajes de válvulas tienen muchos detalles y usos intrincados.
¿Qué son las válvulas?
Las válvulas son dispositivos que controlan el flujo de un líquido o gas. Se encuentran más comúnmente en motores de combustión interna y accesorios de plomería domésticos como grifos. Hay muchos tipos de válvulas que se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones.
En su forma más simple, las válvulas se han utilizado desde la antigüedad. Estas válvulas rudimentarias eran solo piezas de material que cubrían una abertura para que el fluido pudiera fluir en una dirección pero no en la otra.
Este tipo de válvula es una válvula de retención. Otro tipo de válvula es una válvula de control. Estos son más comunes en aplicaciones de ingeniería en la actualidad y pueden controlar el flujo de fluido de un área a otra.
El control de estos es fundamental para el funcionamiento de las válvulas en aplicaciones modernas. Algunas válvulas son automáticas, mientras que otras tienen algún tipo de manija para girarlas mecánicamente.
Las válvulas automáticas utilizan líquido o gas para controlar su apertura y cierre. Estos se denominan hidráulicos y neumáticos, respectivamente. Algunas válvulas manuales funcionan con motores, por lo que se abren y cierran a intervalos regulares.
¿Qué tienen que ver los engranajes con eso?
Comprender las válvulas requiere comprender cómo interactúan con los engranajes. Los engranajes controlan la apertura y el cierre periódicos de las válvulas. Esto es especialmente útil en situaciones en las que se repiten procesos, como los ciclos de un motor.
En los motores de combustión interna, las válvulas no cambian donde se abren y cierran, por lo que los engranajes de las válvulas son de construcción relativamente simple. En las máquinas de vapor, sin embargo, esta ubicación cambia, por lo que se requiere una configuración más compleja.
En estos motores, la potencia se maximiza cuando la válvula de entrada está abierta durante toda la carrera de potencia, pero la eficiencia se maximiza cuando solo está abierta durante un período breve. Los motores de vapor deben diseñarse para tener en cuenta ambos.
El momento en el que se cierra la válvula de entrada se llama corte. Este tiempo es diferente para diferentes aplicaciones pero está controlado por un sistema de excéntricas. Estos son discos que se adhieren a los ejes en un lugar distinto al centro.
Generalmente, más de un excéntrico exhibe un movimiento armónico simple en sus rotaciones. Estas rotaciones se combinan para controlar la apertura y el cierre regulares de la válvula de entrada en el corte correcto.
Tipos de engranajes de válvulas
Ha habido muchos tipos diferentes de engranajes de válvulas a lo largo de los años. Solo unos pocos tuvieron un uso generalizado, pero todos pertenecen a los siguientes tipos.
Engranajes de válvulas recíprocas
Los engranajes de válvulas recíprocas utilizan los tipos tradicionales de válvulas como válvulas de pistón y válvulas deslizantes.
Los engranajes excéntricos deslizantes son uno de los primeros tipos de engranajes de válvulas y ahora solo se utilizan en trenes a escala. En este tipo, el excéntrico es libre de moverse una pequeña cantidad pero no puede girar completamente alrededor del cigüeñal.
Los engranajes excéntricos duales, también llamados engranajes Stephenson, tienen dos excéntricos enlazados. Esto hace que el engranaje de la válvula sea más versátil porque la apertura y el cierre de las válvulas no dependen de dónde se encuentren las partes del engranaje entre sí.
Los engranajes de avance constante, también llamados engranajes de Walschaerts, son engranajes de válvulas en los que el excéntrico produce parte del movimiento mientras que la cruceta produce el otro. Estos son uno de los tipos de engranajes de válvulas más utilizados.
Los engranajes de palanca y enlace, también llamados engranajes Baker, utilizan juntas de pasador en lugar de un enlace de expansión para operar. Debido a que no tiene partes deslizantes, tiene menos necesidad de mantenimiento regular.
Los engranajes radiales son engranajes de válvulas en los que todo el movimiento proviene de una parte, ya sea una manivela o una excéntrica.
Engranajes de válvula de asiento
Los engranajes de las válvulas de asiento utilizan válvulas de asiento o de hongo. El nombre muñeco proviene del hecho de que se parece a una muñeca o marioneta. A diferencia de las válvulas de pistón y las válvulas de corredera, estas utilizan un movimiento perpendicular a la abertura de la válvula.
Los tipos de engranajes de válvulas de asiento incluyen el engranaje Caprotti, el engranaje Hugo Lenz, el engranaje Franklin y el engranaje Reidinger. Las válvulas de asiento son el tipo más común que se encuentra en los motores de combustión interna.
Otros engranajes de válvulas
Otro tipo menos común es el engranaje de válvula conjugadora. En estos, las palancas conectan el cilindro exterior y el cilindro interior de modo que el vástago de la válvula controla la apertura y cierre de ambos.
El engranaje de la válvula Bulleid es un tipo en el que una serie de cadenas conectan el eje impulsor al cigüeñal. Estos no fueron ampliamente utilizados porque son propensos a agrietarse y a la corrosión.
Otro tipo es el engranaje de válvulas Corliss, que tenía dos válvulas en lugar de una. El uso de válvulas separadas para la entrada de gas y el escape aumentó enormemente la eficiencia del motor.
Próximos pasos
Ahora que sabe todo sobre los diferentes tipos de engranajes de válvulas y cómo funcionan, no dude en contactarnos para obtener más información sobre cómo podemos ayudarlo con su próximo proyecto.
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