समुद्री दो स्ट्रोक इंजन एग्जॉस्ट वाल्व

परिचय

एक समुद्री दो-स्ट्रोक इंजन एग्जॉस्ट वाल्व दहन कक्ष से एग्जॉस्ट गैसों को बाहर निकालने की अनुमति देता है और इसे हाइड्रोलिक माध्यम से या पुराने इंजनों में यांत्रिक माध्यम से (रॉकर असेंबली के रूप में) इंजन के कैमशाफ्ट द्वारा संचालित किया जाता है। आधुनिक इंजनों में एग्जॉस्ट गैस वाल्व आमतौर पर इलेक्ट्रॉनिक रूप से नियंत्रित होता है, जिसमें कैमशाफ्ट वाल्व को संचालित करने के लिए आवश्यक समय और प्रेरक बल प्रदान करता है। एग्जॉस्ट वाल्व केवल यूनिफ्लो स्कैवेंजिंग दो-स्ट्रोक इंजनों में पाए जाते हैं और उनके संबंधित इंजन सिलेंडर के शीर्ष पर स्थित होते हैं। दो स्ट्रोक इंजन जो लूप या क्रॉस फ्लो स्कैवेंजिंग का उपयोग करते हैं, उन्हें एग्जॉस्ट वाल्व की आवश्यकता नहीं होती है क्योंकि एग्जॉस्ट गैसें सिलेंडर के किनारे पर पोर्ट्स के माध्यम से डिस्चार्ज होती हैं, न कि सिलेंडर के शीर्ष पर वाल्व के माध्यम से।

धीमी गति समुद्री दो स्ट्रोक इंजन (एग्जॉस्ट गैस वाल्व हाइलाइटेड) 

एग्जॉस्ट वाल्व को उन उच्च तापमानों और दबावों का सामना करने में सक्षम होना चाहिए जिन पर यह काम करता है, और इसे जल्दी से खुलने और बंद होने में सक्षम होना चाहिए; यह इंजन के कुशल संचालन की अनुमति देगा जबकि अधिकतम विश्वसनीयता सुनिश्चित करेगा। 

समुद्री दो स्ट्रोक इंजन एग्जॉस्ट गैस वाल्व स्थिति
 

मुख्य घटक और निर्माण

समुद्री दो स्ट्रोक इंजन एग्जॉस्ट वाल्व के मुख्य घटक नीचे सूचीबद्ध हैं। 

वाल्व बॉडी

वाल्व बॉडी आमतौर पर स्टेनलेस स्टील या अन्य स्टील मिश्र धातुओं से बनी होती है। वाल्व बॉडी मुख्य आवास के रूप में कार्य करती है; इसमें एक आंतरिक चैनल होता है जो वाल्व के खुलने पर दहन कक्ष से एग्जॉस्ट मैनिफोल्ड तक एग्जॉस्ट गैसों के प्रवाह की अनुमति देता है। वाल्व बॉडी में, वाल्व बॉडी के भीतर, अतिरिक्त चैनल भी होते हैं जो कूलिंग पानी के प्रवाह की अनुमति देते हैं। 

समुद्री दो स्ट्रोक इंजन एग्जॉस्ट गैस वाल्व क्रॉस सेक्शन

वाल्व गाइड

वाल्व गाइड वाल्व बॉडी के अंदर माउंट किया जाता है। वाल्व गाइड एग्जॉस्ट गैस कक्ष को वाल्व एक्ट्यूएशन तंत्र से सील करता है और वाल्व स्टेम को लंबवत रूप से उन्मुख रखता है। आमतौर पर 'पर्लाइट' कास्ट आयरन से बना होता है, एयर स्प्रिंग को आपूर्ति की गई हवा में थोड़ी मात्रा में स्नेहन होता है, जो एग्जॉस्ट गाइड के माध्यम से नीचे की ओर जाता है ताकि शीतलन और स्नेहन में सहायता मिल सके, जबकि एग्जॉस्ट गैसों को गाइड के माध्यम से ऊपर जाने से भी रोका जा सके। 

वाल्व सीट या बॉटम पीस

वाल्व सीट (बॉटम सीट) वाल्व बॉडी के आधार पर बैठती है। वाल्व सीट वाल्व बॉडी के खिलाफ दबाव डालती है और वाल्व डिस्क को सील करने के लिए एक सतह प्रदान करती है। इसमें एक मशीनयुक्त शंक्वाकार आकार होता है जिसे सीलिंग और हीट ट्रांसफर के लिए अनुकूलित किया गया है। आमतौर पर, इसमें 'स्टेलाइट' कोटिंग (कोबाल्ट-क्रोमियम मिश्र धातु) होती है क्योंकि सीट जंग और क्षरण के प्रति संवेदनशील होती है।

एयर स्प्रिंग और पिस्टन

नियंत्रण हवा, आमतौर पर 7 बार दबाव पर, एक गैर-वापसी वाल्व के माध्यम से एक एयर पिस्टन को आपूर्ति की जाती है। नियंत्रण हवा का उपयोग एक 'एयर स्प्रिंग' बनाने के लिए किया जाता है। जब हाइड्रोलिक दबाव कैम के 'डवेल अवधि' में प्रवेश करने के प्रोफाइल के कारण गिरता है/कम होता है, तो संपीड़ित हवा का दबाव हाइड्रोलिक दबाव को पार कर जाता है जिससे एग्जॉस्ट वाल्व बंद स्थिति में लौट आता है। एयर स्प्रिंग सिलेंडर के तल में एकत्रित होने वाला कोई भी अतिरिक्त स्नेहक तेल एक संग्रह टैंक में निकाला जाता है। एयर स्प्रिंग डिज़ाइन ने बड़े दो स्ट्रोक समुद्री डीजल इंजनों में यांत्रिक स्प्रिंग डिज़ाइन के उपयोग को प्रतिस्थापित कर दिया है; यह एग्जॉस्ट वाल्व के संचालित होने पर कुशनिंग प्रभाव भी प्रदान करता है।

धीमी गति समुद्री डीजल इंजन

ऑयल एक्ट्यूएटर और पिस्टन

एक हाइड्रोलिक ऑयल पंप, जो या तो कैमशाफ्ट द्वारा या एक इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रण प्रणाली द्वारा संचालित होता है, वाल्व स्टेम के शीर्ष पर एक पिस्टन को हाइड्रोलिक दबाव प्रदान करता है। पंप वाल्व के खुलने और बंद होने को नियंत्रित करता है जो बदले में एयर स्प्रिंग के भीतर हवा को संपीड़ित करता है।

वाल्व स्पिंडल

वाल्व स्पिंडल आमतौर पर गर्मी प्रतिरोधी, उच्च-शक्ति मिश्र धातु स्टील (जैसे मोलिब्डेनम क्रोम मिश्र धातु) से बना होता है, और एक वाल्व रोटेटर के साथ फिट किया जाता है। वाल्व को घुमाने से गर्मी समान रूप से वितरित करने में मदद मिलती है और वाल्व सीट पर जमा होने से रोकता है। वाल्व रोटेटर एग्जॉस्ट गैसों की गतिज ऊर्जा का उपयोग वाल्व स्पिंडल और डिस्क को घुमाने के लिए करता है, अर्थात् जैसे ही गैस रोटेटर के ऊपर से बहती है, रोटेटर पर एक बल लगाया जाता है, जो स्पिंडल और डिस्क को घुमाने का कारण बनता है।

एग्जॉस्ट गैस वाल्व रोटेटर

संचालन

एग्जॉस्ट गैस वाल्व का संचालन नीचे वर्णित है। 

हाइड्रोलिक दबाव बढ़ता है

हाइड्रोलिक पंप ऑपरेटिंग पिस्टन के लिए तेल के दबाव को बढ़ाता है; यह कैमशाफ्ट के घूमने के साथ पंप के फॉलोअर के खिलाफ कैम के प्रोफाइल के दबाव के कारण प्राप्त होता है। 

समुद्री दो स्ट्रोक एग्जॉस्ट गैस वाल्व नियंत्रण प्रणाली

वाल्व का खुलना 

बढ़ता हुआ हाइड्रोलिक दबाव एग्जॉस्ट वाल्व के खुलने का परिणाम होता है। उसी समय, नियंत्रण हवा की आपूर्ति पर एक गैर-वापसी वाल्व के उपयोग के कारण एयर स्प्रिंग संकुचित हो जाती है। एग्जॉस्ट गैस वाल्व के खुलने से उच्च-दबाव एग्जॉस्ट गैसों को दहन स्थान से वाल्व बॉडी के भीतर चैनल तक डिस्चार्ज करने की अनुमति मिलती है। एग्जॉस्ट गैसों का डिस्चार्ज एग्जॉस्ट चरण की शुरुआत में होता है, या, शीर्ष मृत केंद्र के लगभग 110^o बाद (इंजन डिजाइन के आधार पर)।

वाल्व का बंद होना

वाल्व को बंद करने के लिए, हाइड्रोलिक दबाव को कम किया जाता है, जिससे इसके बजाय एयर स्प्रिंग द्वारा दबाव डाला जाता है। एयर स्प्रिंग से दबाव के परिणामस्वरूप एग्जॉस्ट गैस वाल्व बंद हो जाता है (डिस्क सीट के खिलाफ दबाव डालती है), जो दहन कक्ष को फिर से सील करता है और एक गैस टाइट सील प्रदान करता है। वाल्व बंद होने में इंजन सिलेंडर में दबाव सहायता करता है क्योंकि पिस्टन शीर्ष मृत केंद्र (TDC) की ओर बढ़ता है; यह स्कैवेंजिंग चरण के अंत में और संपीड़न चरण की शुरुआत में होता है, अर्थात् शीर्ष मृत केंद्र से लगभग 110^o पहले (इंजन डिजाइन के आधार पर)। त्वरित बंद होने से संपीड़न चरण के दौरान ताजा हवा का चार्ज सिलेंडर से बाहर निकलने से रोकता है।

रखरखाव और विफलताएं

एग्जॉस्ट वाल्व रखरखाव का उद्देश्य जमा के निर्माण को रोकना और सेवा में होने पर वाल्व के सही संचालन को सुनिश्चित करना है। एग्जॉस्ट गैस वाल्व का खराब रखरखाव कई समस्याओं का कारण बन सकता है, जिनमें शामिल हैं:

• सिलेंडर को छोड़ने वाली एग्जॉस्ट गैसों के प्रवाह को बाधित करना, इस प्रकार अगले स्ट्रोक पर दहन के लिए उपलब्ध हवा को कम करना, जो इंजन की शक्ति रेटिंग को कम करता है।
• वाल्व बॉडी में हीट ट्रांसफर को बाधित करना, इस प्रकार हॉटस्पॉट बनाना।
• कण पदार्थ के निर्माण को बढ़ाना, जो जंग को बढ़ा सकता है और वाल्व के बंद होने और/या घुमाव को रोक सकता है।

एक सामान्य वाल्व विफलता मोड वाल्व हेड के पतले टेपर वाले क्षेत्र का क्रैकिंग है। इस प्रकार की समस्याओं से बचने के लिए, अनुसूचित रखरखाव और जमा की निकासी होनी चाहिए।

रोकथाम

एग्जॉस्ट गैस वाल्व विफलताओं की संभावना को कम करने के लिए निम्नलिखित उपाय किए जा सकते हैं:

• चलते और नियमित कम अंतराल इंजन जांच और रखरखाव करें। 
• सीलिंग ऑयल स्तर संकेतक को नियमित रूप से जांचें।
• वाल्व लिफ्ट और रोटेशन संकेतक को नियमित रूप से जांचें।
• टेल-टेल छेदों का नियमित रूप से निरीक्षण करें।
• असामान्य ध्वनियों/शोरों के लिए सुनें।
• किसी भी अतिरिक्त कंपन की जांच करें।
• विसंगतियों की पहचान करने के लिए एग्जॉस्ट गैस तापमान रुझानों का विश्लेषण करें।

संबंधित ऑनलाइन इंजीनियरिंग पाठ्यक्रम

आंतरिक दहन इंजन मूल बातें

डीजल इंजन मूल बातें (भाग 1)

डीजल इंजन मूल बातें (भाग 2)

अतिरिक्त संसाधन:

https://www.marinesite.info/2021/06/exhaust-valve-in-marine-diesel-engine.html 

https://www.marineinsight.com/videos/watch-ships-main-engine-exhaust-valve-working/

https://www.gallois.be/ggmagazine_2006/gg_01_01_2006_7.pdf