Например, диаметр диска головки тарельчатого клапана (или клапанной тарелки) среднего автомотора составляет 40 мм. Толщина ножки стержня клапана 7–8 мм. Считаем площадь головки- 12,5 кв. см. Площадь толщины ножки- 0,5 см. Итак, площадь запорного клапана, на которую давит пар из трубопровода от котла, составляет 12 кв. см.
И смотрим на силу, с которое будет давить пар на головку клапана. При давлении пара из котла Р = 6 кг/см2, на головку давит 75 кг. При давлении из котла Р = 12 кг/см2 на головку клапана давит 150 кг. При Р = 25 кг/см2 уже давит сила в 300 кг. А вот жесткость средней пружины клапана мотора легкового авто составляет — от 60 кг до 90 кг. то бишь пружина сможет держать только давление пара не более 6 кг/см2..
Паровозы 19 века ходили на давлении пара (в среднем 12 атмосфер), на пароходах времён Первой мировой давление пара достигало 15 и далее оно только повышались, вплоть до 225 в паровозах выского давления. Вывод такой: стандартный тарельчатый клапан с его пружинами для серьезных паровых машин не годится. Однако в 30-х годах 20 века создавались специальные схемы тарельчатых клапанов. Но все они были крайне сложной формы и дороги. Ниже самая распространённая конструкция клапана итальянского инженера Капротти, он серьезно усовершенствовал и усложнил конструкцию стандартного тарельчатого клапана, чтобы приспособить его для работы с паром высокого давления.
https://www.youtube.com/watch?v=ikO9Iln1urc
тип клапанов близкий к ГГ https://alphapedia.ru/w/Bash_valve
Тарельчатый клапан с приводом от «качающегося» кулачка на одном из локомотивов Chapelon колесной формулы 4−6–2.
Про паровозы http://steamtrain.ru/category/podacha-para-iz-kotla-v-parovuyu-mashinu/
Клапанные паровозы вещь с одной стороны ценная, а с другой технически сложная, дорогая и капризная отчего в том же СССР их не выпускали дальше НИОКР дело не зашло. По принципу взаимосвязи фаз клапанные механизмы можно разбить на три класса
Механизмы с зависимыми, переменными фазами парораспределения: Лейтца с кулисным
механизмом; Лептод со специальным приводом
Механизмы с независимыми постоянными фазами парораспределения для наиболее ходового диапазона: Капротти, Новара‚ Рено
Механизмы с независимыми универсальными фазами пароспределния (т е. с переменными или постоянными)
RС, Дабега, Азарова И Краснобаева (последние и взял за основу ГГ исползовав советские наработки частью в тракторных паровиках, а частью в электромагнитных клапанных механизмах)
Плюсы клапанов тоже велики. В первую очередь более полная индикаторная диаграмма благодаря меньшему мятию пара при впуске (за счёт большего сечения) и независимости фаз парораопределениж, отсюда более высокий КПД (до 15 % +) а для ГГ соответвенно, меньший расход ценного пара.
2. Возможность работы с малыми наполнениями благодаря увеличению «времени сечения» впуска и повышению давлению в цилиндрах, а также, симметричности отсечек. 3. Утечка пара через неплотности золотников составляет около 8 %.В клапанах утечек практически нет 4. Значительно большая возможность применения пара высокого и сверхвыского давления и перегрева (120 атм и выше, 450 гр. выше), нежели у золотников. 5. Легко решаем вопрос беспарного хода для мощных паровозов. 6. Увеличивается механический КПД, так как значительно уменьшаются работа трения в частях парораспределительного механизмаи 7. Клапаны почти не требуют смазки, что особенно важно для паровозов с тендерами-конденсаторами 8. Меньшие габариты цилиндров, малая металоёмкость. 9. Быстрый монтаж и модульная конструкция клапанной коробки паровоза, меняется за двадцать минут на аналогичную. 10. Впуск и выпуск разделены. 11 Полный байпас при закрытом регуляторе обеспечивает свободный ход. 12. Впускные клапаны меньше выпускных, это обеспечивает свободный поток и уменьшенное противодавление.
Тем не менее сложность кулачков коробки и тяг сводили на нет все премущества клапанов, для электромагнитного варианта парораспределения ГГ использовались следующая схема. 1. типовая клапанная коробка по 2 штуки на цилиндр. 2 солениодный двухходовый клапан впуска и выпуска пара. При нажатии кнопки пуск с пульта машиниста сигнал синхронно поступал на плату паровоза (компануд вариант паровоза с двумя цилиндрами низкого давления и двумя высокими) которая включала прерыватель — распределитель (трамблёр) фаз распределения, резисторы, кондесаторы и герконы (схема в заклёпке)
1 фаза. Сигнал поступает на соленоид постоянного тока который поднимает клапан впуская пар в цилиндр, индуктивный датчик оборотов вала при повороте на определённый угол отправляет импульс инициирующий срабатывание солениода выпускного клапана 2, одновременно прерывая питание первого клапана. Давление автоматически закрывает первый клапан.
