بررسی تجربی و عددی عوامل شکست در سوپاپ های یک طرفه رینگی در کمپرسورهای رفت و برگشتی

رینگ داخل سوپاپ یک طرفه، در کمپرسور رفت و برگشتی نقش کلیدی و مهمی دارد. در این مقاله دو جنس متفاوت برای رینگ درنظر گرفته شده است. یکی، فولاد ضد زنگ به شماره ماده 1/5022 و با علامت 38si6 و دیگری، کامپوزیت کربن- پیک است. این دو رینگ در سوپاپ های یکسانی از نظر طراحی و ساخت قرار داده شدند. سپس این سوپاپ ها درکمپرسورهایی با کاربرد یکسان مورد آزمایش قرار گرفتند. در آزمایش های تجربی استفاده از این دو رینگ مشاهده شد که عمر سوپاپ با رینگ فولادی، 145 روز است. در حالی که سوپاپ با رینگ کربن- پیک بعد از گذشت 210 روز سالم بود. مهم ترین علت شکست در رینگ فولادی مربوط به توزیع نامناسب نیروهای ناشی از فنرهایی است که در زیر سطح رینگ قرار دارند. یکی دیگر از عوامل شایع خرابی در این سوپاپ ها مربوط به تنش های وارده از طرف فنرها به دیواره های محل قرارگیری آن ها است. بنابراین در این مقاله، به بررسی تنش ها در محفظه قرارگیری فنرها که جزء نقاط بحرانی در طراحی و ساخت سوپاپ ها است، نیز پرداخته شده است. با استفاده از کدهای تجاری کارآ مانند آباکوس، مراحل طراحی و تحلیل سوپاپ در شرایط شبه استاتیکی انجام شده است. فشارها و تنش های وارده به محفظه فنر و خود رینگ در شرایط استفاده از رینگ فولادی بیشتر از رینگ کامپوزیتی کربن- پیک است. نتایج به دست آمده از شبیه سازی عددی با مشاهدات تجربی مطابقت خوبی را نشان می دهند. ضمنا با استفاده از معادلات جریان مقدار ضخامت مناسب برای رینگ تعیین شده است.