Popet valf (mantar valf olarak da bilinir), bir motora gaz veya buhar akışının miktarını ve zamanlamasını düzenleyen bir valf türüdür.
Enine kesiti genellikle yuvarlak veya oval olan bir delik veya açık uçlu hazne ve genellikle valf gövdesi olarak bilinen bir şaftın ucundaki disk şeklindeki bir durdurucu, bir valf gövdesini oluşturur. Haznenin kenarına denk gelen bir valf yatağı zeminine karşı sızdırmazlık sağlayan valf yüzeyi sızdırmazdır ve genellikle 45°'lik bir eğimle taşlanmıştır. Şaftı hizalı tutmak için bir valf kılavuzundan geçer.
Valfin her iki tarafındaki basınç farkları, valfin çalışmasına yardımcı olabilir veya zarar verebilir. Egzoz uygulamalarında valfe karşı daha yüksek basınç valfin kapanmasına yardımcı olurken, giriş uygulamalarında daha düşük basınç valfin açılmasına yardımcı olur.
Newcastle ve Frenchtown Demiryolundan American EAG Young, 1833'te dikme valfini tasarladı. Young, icadının telif hakkını almıştı, ancak 1836 Patent Ofisi yangınında tüm belgeler kayboldu.
Popet Valf Tasarımı
Popet valf, bir portu ortaya çıkarmak için üzerinde kaymak veya sallanmak yerine portun düzlemine dik bir hareketle yuvadan yükselmesi bakımından kayar ve salınımlı valflerden temel olarak farklıdır. Dikme valfin temel avantajı, sit üzerinde hareket olmadığı için yağlama gerektirmemesidir.
Çoğu durumda, doğrudan etkili bir valfte "dengeli bir supap" avantajlıdır. Popet üzerindeki tüm kuvvetler eşit ve karşıt kuvvetler tarafından nötralize edildiğinden, onu hareket ettirmek için daha az kuvvet gerekir. Solenoid bobin tarafından yalnızca yay kuvveti karşılanmalıdır.
Popet valfler en yaygın olarak içten yanmalı ve buhar motorları ile ilişkilidir, ancak aynı zamanda yarı iletken sektöründe süt akışını düzenlemekten steril havayı ayırmaya kadar çeşitli endüstriyel işlemlerde de kullanılırlar.
Poppet valfleri, pnömatik lastiklerde bulunan Presta ve Schrader valflerini içerir. Presta valfinin yayı yoktur ve şişirme sırasında açılıp kapanması için bir basınç farkına bağlıdır.
Popet valfleri genellikle torpidoların denizaltılardan ateşlenmesinde kullanılır. Pek çok sistem, torpidoyu tüpten çıkarmak için basınçlı hava kullanır ve dikme valfi, aksi takdirde teknenin batık konumunu ortaya çıkaracak olan belirgin kabarcık bulutunu azaltmak için bu havanın önemli bir bölümünü (önemli miktarda tuzlu su ile birlikte) geri kazanır.
Dikme Valflerin Uygulamaları
Tek etkili silindirlerde popet valfler, yük tutma ve yük azaltma için yaygın olarak kullanılır. Pozitif deplasmanlı pompalarda boşaltma valfi olarak kullanılırlar. Hava tanklarında tahliye vanası görevi görürler. Popet valf, bir sıvı devresinde akışın tersine dönmesini önlemek veya karıştırma sistemlerinde ayrı ortamların kirlenmesini önlemek için basit bir çözümdür.
Bazı çek valflerde ters akış mümkündür. Popüler bir örnek, çek valfin pistonu yerinde tutarken sıvının silindire akmasına izin vermesi gereken hidrolik kaldırmadır. Akışkan, yükü azaltmak için valften geçişini tersine çevirmelidir. Popet, harici pilot basıncıyla yuvasından kaldırılarak sıvının çıkış yoluyla valfe geri dönmesi sağlanır.
Popet Valfi ile İlgili Hususlar
Dikme valfler, çeşitli sıvılarla kimyasal uyumluluk için valf seçerken avantajlı olabilecek yağlama gerektirmez. Bu, onları tıbbi gaz dağıtım sistemlerinin yanı sıra temiz, kuru hava gerektiren diğer tüm sistemler için ideal hale getirir. Hidrolik sıvının bir yağlayıcı görevi gördüğü hidrolik sistemlerde, yağlama daha az sorun olur ve bu da sürgülü valfleri uygulanabilir kılar. Dikme valfler kendi kendini temizler çünkü büyük ilgili valf açıklığı, kirli havadaki her türlü kirleticiyi temizleyen büyük bir akış oluşturur.
Hassas delinmiş valf gövdelerine ve işlenmiş millere ihtiyaç duyan sürgülü valflerin üretimi daha pahalıdır. Çok yollu bir sürgülü valfi çok sayıda üç yollu dikme valfiyle çoğaltmak, özellikle dikme valfin diğer faydaları (düşük aşınma, hızlı tepki verme vb.) dikkate alındığında uygun maliyetli bir seçenek olabilir.
Son olarak, "poppet" kelimesinin kökenine ilişkin bazı spekülasyonlar: Bu valfler çalışırken bir patlama sesi çıkarmazlar, ancak diğer hava tahliye valfleri bunu yapabilir. Büyük olasılıkla, bu ifade bir kukla için eski bir terimden geliyordu (ve "kukla" ile bağlantılıydı), bu, motor poppet valflerinin yukarıdan kontrol edilen koltuklarının üzerinde ve dışında dans ettiği düşünüldüğünde anlamlıdır.
Yanmalı Motorlarda Popet Valflerin Kullanımı
Popet valfler, çoğu pistonlu motorda emme ve egzoz gazlarının silindir kafasından yanma odasına akışını düzenler. Popet valfinin yanma odası tarafının içi düz bir disk iken, diğer tarafı diskten "valf gövdesi" olarak bilinen ince bir silindirik çubuğa doğru incelir.
Malzemeler ve Dayanıklılık
Çoğu modern seri üretim motordaki valfler sağlamdır ve çelik alaşımlardan yapılmıştır. Isı transferini artırmak için, bazı motorlar sodyumla doldurulmuş içi boş valfler kullanır.
Birçok çağdaş motorun silindir kafası alüminyumdan yapılmıştır. Bu, ısı iletimini iyileştirmesine rağmen, önceki dökme demir silindir kafalarında silindir kapağının bir bileşeni olan supap yuvalarının aksine, çelik supap yatağı eklerinin kullanılmasını gerektirir. Valf gövdesi 0,4–0,6 mm (0,02–0,02 inç) boşluğa sahip olduğundan, yanma gazlarının kaçmasını veya yağın yanma odasına emilmesini önlemek için bir valf gövdesi contası kullanılır. Kauçuk dudak tipi bir conta yaygın olarak kullanılmaktadır. Egzoz borusundan çıkan mavi bir duman, örneğin gaz kelebeğinin hızla kapatılması gibi emme manifoldu emiş gücü yükseltildiğinde, aşınmış valf kılavuzlarının ve/veya zayıf yağ keçelerinin sık görülen bir göstergesidir.
Geçmişte valflerle ilgili iki önemli endişe vardı ve her ikisi de çağdaş metalurjideki gelişmeler sayesinde çözüldü. Birincisi, erken içten yanmalı motorların, valfleri yeniden bilemek için düzenli valf işleri gerektiren önemli valf aşınma oranlarına sahip olmasıydı. İkincisi, 1920'lerden bu yana, motor çarpmasını en aza indirmek ve valf yağlaması sağlamak için benzinde (benzin) kurşun bileşikleri kullanılmaktadır. Kurşunlu benzin, valfler (paslanmaz çelik gibi) ve valf yuvaları (uydular gibi) için modern malzemeler sayesinde 1990'ların ortalarında birçok sanayileşmiş ülkede aşamalı olarak kullanımdan kaldırıldı.
Çalıştırma Yöntemi
1890'larda ve 1900'lerde ilk motorlarda, yanma odası vakumuyla açılan ve bir ışık yayı ile kapatılan "otomatik" bir giriş valfi bulunuyordu. Egzoz valfini silindirdeki basınca karşı açmak için manuel olarak çalıştırılması gerekiyordu. Otomatik valfler işlemi basitleştirdi, ancak valf şamandırası motorun performansını düşürdü ve mekanik olarak tahrik edilen giriş valfleri, yaklaşık 1905'ten itibaren araç motorları için giderek daha fazla kullanıldı.
Valf normalde, valf bir yay tarafından kapalı konuma döndürülürken, gövdenin ucuna bastırılarak mekanik olarak çalıştırılır. Valf mekanizmasının ağırlığı, valf yayının valfi yüksek RPM'de yeterince hızlı kapatamayacağı anlamına gelir, bu da valfin yüzmesine veya valfin sekmesine neden olur. Desmodromik valfler, valfleri manuel olarak kapatmak için ikinci bir külbütör kolu kullanır (valf yaylarını kullanmak yerine) ve bazen yüksek devirli motorlarda valf şamandırasını ortadan kaldırmak için kullanılır.
Eksantrik mil(ler)i, seri üretim motorların çoğunda valf açıklığını birçok ara işlemle (itme çubukları, makaralı külbütörler ve valf kaldırıcılar gibi) kontrol eder. Valf kaldırma ve valflerin açılma zamanlaması, eksantrik mili üzerindeki kamların geometrisinden etkilenir.
Valflerin Sayısı ve Yeri
Erken dönem düz kafalı motorlardaki (L kafalı motorlar olarak da bilinir) valfler, silindire paralel "baş aşağı" bir düzende silindir(ler)in yanına yerleştirildi. Emme ve egzoz gazlarının kıvrımlı yolu, tasarımın basitliğine ve ucuz maliyetine rağmen, motor devrini sınırlayan ve motor bloğunun sürekli ağır yük altında aşırı ısınmasına neden olabilen hava akışı için önemli dezavantajlara sahipti. Düz kafa tasarımı, çeşitli eski motosikletlerde ve otomobillerde kullanılan egzozdan emme (IOE) motoruna dönüştü. Bir IOE motorunun giriş valfleri, silindirin hemen üzerine taşındı (sonraki üstten valfli motorlarda olduğu gibi), ancak egzoz valfi, silindirin yanında baş aşağı konumda bırakıldı.
Emme ve egzoz supaplarının her ikisinin de silindirin hemen üzerinde yer aldığı üstten supaplı (OHV) motor, bu tasarımların yerini tamamen almıştır (eksantrik mili motorun altında bulunur). 1990'larda, OHV motorlarının yerini çoğunlukla üstten eksantrik mili (OHC) motorları aldı. Valf konumları OHV ve OHC motorlarında benzerdir, ancak OHC motorlarında eksantrik mili valflerle birlikte motorun üstüne doğru yerleştirilmiştir ve OHC motorlarında silindir başına daha fazla valf bulunur. Silindir başına iki supap bulunan çoğu OHV motorla karşılaştırıldığında, çoğu OHC motor, silindir başına ek bir emme ve egzoz supabı (dört supaplı silindir kapağı) içerir. Bazı OHC motorlarında ise silindir başına üç veya beş valf bulunur.
Sıkça Sorulan Sorular ve Çözümleri
1. Popet valf nasıl çalışır?
Bir dikme valfinin orifisi, açıklık üzerine bir sızdırmazlık yüzeyinin kaldırılması ve indirilmesiyle açılır ve kapatılır. Valf normalde bir iç yay tarafından kapalı konumda tutulur. Yay kuvveti yenildiğinde ve valf açıldığında sızdırmazlık yüzeyi orifisten yükselir.
2. Popet çek valf nedir?
Bir popet çek valf, kontrol mekanizması olarak bir diske sahiptir (genellikle bir "manşon" veya "gövdenin" sonunda). Akışkan akışını tersine çevirmeden önce valfin sızdırmazlığına yardımcı olmak için genellikle yaylıdır. Genellikle koç darbesi olarak bilinen hidrolik şok ortadan kalkar.
3. Hidrolik sistemdeki dikme valf nedir?
Pnömatik ve hidrolik sistemlerin her ikisi de açılır kapanır valfler kullanır. Enerjisiz durumlarında, solenoidler tipik olarak onları kontrol etmek için kullanılır ve genellikle kapalı veya normalde açık olacak şekilde programlanabilirler. Ayrıca aşırı basınca karşı koruma sağlamak için tahliye vanaları ve tek yönlü akış sağlamak için çek vanalar olarak kullanılırlar.
4. Popet ve sürgülü valf arasındaki fark nedir?
Dikme valfler, sürgülü valflerin aksine, çıkışa doğrudan bir akış kanalı sağlar. Sonuç olarak, hızlı bir reaksiyon süresi vardır. Popet valfler, akışın gerektirdiği kadar açılır ve bunu yapmak için mümkün olan en kısa mesafeyi kat ederek reaksiyon süresini artırır.
5. Popet valfi ne açar?
Popet valfler tipik olarak valf gövdesi olarak bilinen uzun bir çubuğa sahip düz bir metal diskten oluşur. Mil, valfi aşağı doğru iterek açmak için kullanılır ve mil çekilmediğinde kapatmak için bir ip kullanılır.