Что такое напорный клапан

Напорные клапаны

Общие сведения

Клапаны давления

Регулиpующая гидpоаппаpатуpа

Регулирующие аппараты управляют давлением, расходом и направлением потока масла путём частичного открытия рабочего проходного сечения. К ним относятся клапаны давления, дроссели, регуляторы и синхронизаторы расходов, дросселирующие распределители.

Клапаны давления – это аппараты, предназначенные для управления давлением рабочей среды.

Различают клапаны прямого и непрямого действия. У первых размеры рабочего проходного сечения изменяются в результате непосредственного воздействия потока масла на запорно-регулирующий элемент, у вторых эти размеры изменяются основным запорно-регулирующим элементом в результате воздействия потока масла на вспомогательный запорно-регулирующий элемент. Клапаны прямого действия применяют при небольших расходах масла и рабочих давлениях.

По назначению клапаны давления разделяют следующим образом:

1) напорные гидроклапаны (предохранительные и переливные),

2) редукционные клапаны,

3) клапаны соотношения давлений (или пропорциональные),

4) клапаны разности давлений (или дифференциальные).

Существуют также комбинированные аппараты, которые могут выполнять в гидросистемах одновременно функции редукционного и переливного клапанов (в зависимости от направления потока), редукционного клапана и реле давления.

Напорные клапаны используются в гидросистемах в функции предохранительных клапанов или переливных.

Предохранительные клапаны являются аппаратами эпизодического действия, предназначенными для защиты гидросистемы от повышения давления масла сверх установленной величины. При повышении давления сверх допустимого клапан открывается и избыток масла сливается в бак. Обычно клапан срабатывает редко.

Предохранительные клапаны используются в системах машинного регулирования.

Переливные клапаны предназначены для поддержания определенного давления в гидросистеме, а также для предохранения системы от перегрузок. Обычно через переливные клапаны постоянно сливается – «стравливается» – часть масла, нагнетаемого насосом. Используются в системах дроссельного регулирования.

Условное обозначение напорных клапанов и место их установки в системе показано на рис. 4.1,б.

При колебаниях давления плунжер двигается вправо или влево до тех пор, пока не установится такой размер щели, при котором восстанавливается равновесие сил на плунжере.

Для различных целей клапан может быть применён в одном из четырёх исполнений (рис. 4.2). Переход от одного исполнения к другому осуществляется соответствующим разворотом правой и левой крышек.

Рассмотрим одно из исполнений (рис. 4.2,а). Если масло находится под давлением p1 в подводимом к клапану потоке и p2 в отводимом, то клапан поддерживает постоянную разность давлений: p1×F = Pпр+p2×F, откуда p1–p2 = Pпр/F = const. При этом масло проходит только в одном направлении, то есть аппарат выполняет также функцию обратного клапана. Клапан может использоваться для дистанционного управления потоком (рис. 4.2,б,в), а также для обеспечения последовательности работы двух рабочих органов (рис. 4.2,г).

5.1.2.2 Для напорного гидроклапана непрямого действия (рис. 4.3,а,б,в) уравнение равновесия сил на поршне (без учета сил инерционных, трения и колебаний жёсткости пружины) можно представить в виде:

где р₁ – давление в подводимом потоке масла;

p_Д – давление в полости Д;

F_В, F_Г, F_Д – площади торцев поршня в соответствующих полостях, при этом F_В+F_Г = F_Д;

Рассмотрим работу клапана.

1) Клапан в качестве предохранительного действует следующим образом. Если давление в напорной линии меньше того, на которое настроен клапан, то p₁= p_Д, сумма сил, действующих на поршень сверху, больше сил, действующих снизу, поршень находится в крайнем нижнем положении и проход маслу из полости А в полость Б закрыт.

При возрастании давления в системе выше давления «настройки» клапана шарик поднимается и полость Д соединяется со сливной линией, в результате p_Д резко падает. Его возрастание не может произойти мгновенно, т.к. на пути масла из полости В в полость Д имеется гидравлическое сопротивление – демпфер 7. В результате силы, действующие на поршень снизу, превысят сумму сил, действующих сверху, поршень поднимется и откроет щель для выхода масла из полости А в полость Б и сливную линию. После снижения давления пружина 8 возвращает поршень, а пружина 3 – шарик в первоначальные положения.

2) При работе в качестве переливного клапан непрерывно пропускает часть масла из напорной линии в сливную, обеспечивая при этом поддержание постоянного давления в системе. Так, при увеличении p1 открывается шариковый клапан, равновесие сил на поршне нарушается и он перемещается вверх, увеличивая щель, связывающую полости А и Б. Давление p1 при этом уменьшается, и когда восстановится равновесие сил на поршне, его перемещение прекращается. При уменьшении p1 поршень идет вниз, уменьшая щель, связывающую полости А и Б. Давление увеличивается и когда оно достигает величины, на которую настроен клапан, перемещение поршня прекращается. Т.о., при работе системы под нагрузкой насос будет подавать масло под постоянным давлением, определяемым настройкой переливного клапана. 3) Если полость Д через отверстие 11 соединить каким-либо образом со сливной линией, например, с помощью направляющего распределителя (рис. 4.3,г, а также на рис. 7.1 – аппараты К1 и Р3, на рис. 7.2 – клапан К2 и линия 6, клапан К3 и линия 5), то можно разгружать систему от давления, пуская все масло от насоса через клапан в бак. В этом случае клапан работает в качестве направляющего аппарата.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Предохранительные клапаны

Предохранительные клапаны обычно устанавливаются в напорную линию параллельно. В случае достижения давления настройки предохранительный клапан открывается и пропуская поток (или часть потока) из напорной линии в сливную.

Принцип работы предохранительного клапана

На рисунке показан предохранительный клапан седельного типа.

Основными элементами предохранительного клапана являются:

В исходом состоянии усилие Fпр пружины 2 прижимает запорно-регулирующий элемент (конус) 3 к седлу 4. Напорная линия отделена от сливной.

В случае если сила Fг давления потока на запорно-регулирующий элемент превысит силу Fпр, конус сместится вверх, пропуская поток из напорной линии в сливную.

При отсутствии давления в линии слива величина усилия Fг определяется по формуле:

Регулировка давления настройки предохранительного клапана осуществляется путем изменения предварительного поджатия пружины.

Предохранительные клапаны прямого действия

Пружину в таких клапанах называют силовой, т.к. именно она оказывает силовое воздействие, удерживающее запорно-регулирующий элемент до момента открытия.

Предохранительный клапан седельного типа, рассмотренный ранее, является примером клапана прямого действия. К этому же типу относят клапаны золотникового типа.

В исходном состоянии золотник 3, установленный в корпусе 1, перекрывает каналы в напорной и сливной линиях. При увеличении силы давления до величины превышающей усилие пружины 2, золотник будет перемещаться вверх, открывая канал для прохода потока из напорной линии в сливную.

Характеристика клапана прямого действия

Характеристика предохранительного клапана прямого действия имеет достаточно большой подъем.

Клапаны прямого действия склонны к автоколебаниям. При больших расходах и высоких давлениях размеры пружины должны быть очень большими.

Устройство демпфирования

На работу предохранительного клапана влияют не только статические, но и динамические нагрузки.

Для снижения негативного влияния автоколебаний подпружиненного запорно-регулирующего элемента в предохранительных клапанах прямого действия используют устройства демпфирования.

Для демпфирования в поршне может быть выполнен узкий канал или снята лыска, как в примере показанном на рисунке.

Во время движения поршня жидкость движется в малом зазоре. При этом возникает демпфирующее усилие направленное в сторону противоположную движению поршня.

В конструкции большинства современных гидравлических предохранительных клапанов прямого действия присутствует демпфирующий поршень.

Предохранительные клапаны непрямого действия

При увеличении расхода через предохранительный клапан необходимо увеличивать и диаметры подводных каналов и запорно-регулирующего элемента. Вследствие увеличения площади уплотняемой поверхности потребуется и увеличение усилия поджатия пружины, а значит и увеличение самой пружины.

Для обеспечения относительно небольших габаритов клапана при больших значениях расхода используют предохранительные клапаны непрямого действия, состоящие из основного и управляющего клапана.

Клапан управления представляет собой классический предохранительный клапан прямого действия. Этот клапан способен пропустить лишь небольшой расход. Однако при его открытии за счет возникшего перепада давления на постоянном дросселе 6 запорно-регулирующий элемент 5 переместится вверх соединив напорную линию со сливом.

Пружина 4 в этом клапане мягкая, она предназначена для возвращения запорно-регулирующего элемента в исходное состояние.

Настройка клапана осуществляется регулировочным винтом 1, который позволяет изменить предварительное поджатие силовой пружины 2.

Характеристика клапана непрямого действия

Характеристика предохранительного клапана непрямого действия более пологая, клапан этой конструкции имеет меньшие габариты, чем аналогичный клапан прямого действия.

Источник

Напорные гидроклапаны

Напорные гидроклапаны предназначены для ограничения давления в подводимых к ним потоках рабочей жидкости. На рис.6.1 приведены принципиальные схемы напорных клапанов прямого действия с шариковым, конусным, плунжерным и тарельчатым запорно-регулирующими элементами.

При установке клапана в гидросистему пружина 2 настраивается так, чтобы создаваемое ею давление было больше рабочего, тогда запорно-регулирующий элемент будет прижат к седлу, а линия слива будет отделена от линии высоко давления. При повышении давления в подводимом потоке сверх регламентированного запорно-регулирующий элемент клапана перемещается вверх, преодолевая усилие пружины, рабочее проходное сечение клапана открывается, и гидролиния высокого давления соединяется со сливной. Вся рабочая жидкость идет через клапан на слив. Как только давление в напорной гидролинии упадет, клапан закроется, и если причина, вызвавшая повышение давления не будет устранена, процесс повторится.

Возникает вибрация запорно-регулирующего элемента, сопровождаемая ударами о седло и колебаниями давления в системе. Вибрация и удары могут служить причиной износа и потери герметичности клапанов.

Для уменьшения силы удара и частоты колебаний клапана о седло применяют специальные гидравлические демпферы (рис.6.1, б, г). Устройство состоит из камеры 7, в которой перемещается плунжер 8. Камера заполнена жидкостью. С линией слива эта камера соединяется тонким калибровочным отверстием 9 диаметром 0,8…1 мм. При открывании клапана плунжер вытесняет жидкость из камеры демпфера. Создаваемое при этом гидравлическое сопротивление, пропорциональное скорости движения плунжера, уменьшает частоту колебаний, силу удара запорно- регулирующего элемента и частично устраняет его вибрацию.

При конструировании напорных клапанов их габарит и массу можно уменьшить, если применить дифференциальные клапаны или клапаны непрямого действия.

Дифференциальный клапан (рис.6.2) состоит из плунжера 1, который имеет два пояска диаметрами D и d, на которые воздействует жидкость.

Рис.6.2. Принципиальная схема дифференциального клапана

Благодаря наличию поясков с разными диаметрами уменьшается активная площадь запорно-регулирующего элемента клапана, на которую воздействует жидкость, и он оказывается частично разгруженным. Это позволяет уменьшить размеры пружины и всего клапана в целом. Начальная сила натяжения пружины 2 определяется из уравнения

С уменьшением разности площадей поясков хотя и уменьшается усилие пружины, но одновременно уменьшается и соотношение действующих на запорно-регулирующий элемент клапана сил давления жидкости и сил трения этого элемента о корпус клапана. При определенных соотношениях D и d эти силы могут оказаться несоизмеримы между собой и клапан перестанет работать. Поэтому в реальных конструкциях дифференциальных клапанов принимают следующее соотношение:

Недостатком дифференциальных клапанов является скачкообразное изменение давления и расхода через клапан в момент его открытия. Поэтому величину хода запорно-регулирующего элемента клапана ограничивают величиной

Еще большего уменьшения размеров пружины и всего клапан в целом при одновременном повышении его герметичности можно достигнуть в клапанах непрямого действия (рис.6.3).

Если при работе машины давление в гидросистеме P_Н

Источник

Напорные гидроклапаны. Назначение. Конструкции. Принцип работы.

Напорные гидроклапаны. Напорные гидроклапаны предназначены для ограничения или поддержания давления в гидролиниях путем эпизодического или непрерывного слива рабочей жидкости. До тех пор, пока давление в гидролинии Р не превышает некоторого заранее заданного значения, запорно-регулирующих элементов (ЗРЭ) 2 клапана прижат пружиной 3 к седлу 1 и перекрывает проходное сечение, т.е. клапан нормально закрыт (рис. 2.3).

Рис. 2.3. Напорный клапан седельного типа

Если контролируемое давление (в линии Р) начинает превышать заданный уровень, клапан приоткрывается и сбрасывает часть рабочей жидкости в бак до тех пор, пока давление не нормализуется. Давление в линии Р, при котором клапан открывается, зависит от давления в линии Т, жесткости пружины и степени ее сжатия, которую можно изменять путем вращения регулировочного винта 4.

Следует обратить внимание на то, что напорные клапаны, имеющие подобную конструкцию, не могут обеспечить стабильность давление в контролируемой гидролинии на строго заданном уровне. Для пояснения данного утверждения рассмотрим условие равновесия сил, действующих на ЗРЭ клапана при его срабатывали (рис. 2.4).

Рис. 2.4. К расчету сил, действующих на ЗРЭ напорного клапана

Уравнение равновесия ЗРЭ клапана в момент, когда клапан только начинает открываться (рис. 2.5, а), выглядит следующим образом:

где р₀– давление в контролируемой гидролинии в момент начала открытия клапана;

d_кл – диаметр уплотняющей поверхности ЗРЭ клапана;

F_пр0 – усилие предварительного поджатия регулировочной пружины.

При дальнейшем повышении давления в гидролинии до значения р ЗРЭ клапана начнет подниматься седла, сжимая пружину (рис. 2.4, б), и условие его равновесия изменится (для упрощения давление в линии слива примем равным нулю):

где р₀– давление в контролируемой гидролинии;

F_пр – усилие сжатой пружины;

с – жесткость пружины;

h – величина подъема клапана над седлом.

Таким образом, давление р в гидролинии, в которой установлен напорный клапан, будет зависеть от подъема ЗРЭ клапана h и жесткости пружины с. В свою очередь значение подъема ЗРЭ h, которое определяет изменение площади проходного сечения клапана, зависит от расхода протекающей через клапан рабочей жидкости.

Чтобы подчеркнуть функциональное назначение конкретного напорного клапана в гидросистеме, его могут называть:

Рассмотрим назначение и названия напорных клапанов, примененных в гидроприводе, представленном на рис. 2.5.

а	б

Рис. 2.5. Напорные клапаны в гидроприводе

Клапан 1 – предохранительный. Устанавливается на насосной станции и используется для сброса давления в аварийных (или других) ситуациях, когда давление рабочей жидкости превышает предельно допустимое для данной системы значение. Это клапан эпизодического действия, так как при нормальной работе системы он закрыт.

Клапан 2 – переливной. Предназначен для поддержания требуемого рабочего давления в приводе, путем непрерывного слива части рабочей жидкости в бак. Давление срабатывания переливного клапана ниже давления срабатывания предохранительного клапана.

Клапан 3 – клапан отключения. Когда гидроцилиндры 1.0 или 3.0 совершают холостой ход, давление в системе низкое и подачи насосов Н1 (высокого давления) и Н2 (низкого давления) складываются для увеличения скорости выходных звеньев. В момент, когда цилиндры начинают работать под нагрузкой, давление в системе возрастает клапан 3срабатывает, переключая насос большей производительности Н2 в режим разгрузки (вся подача насоса поступает в бак). На систему работает только насос высокого давления Н1.

Клапан 4 – подпорный. Предназначен для создания подпора в линии слива распределителя 3.1.

Клапан 5 – тормозной. Используется как предохранительный клапан при остановке гидроцилиндра 3.0 в промежуточном положении после выдвижении его штока, связанного с большими массами.

Клапан 6 – клапан последовательности. Предназначен для последовательного срабатывания исполнительных механизмов. При переключении распределителя 1.1 в позицию а начинает выдвигаться шток цилиндра 1.0. Когда давление в его поршневой полости достигнет давления настройки клапана последовательности 6 (например, после полного выдвижения штока), начнет выдвигаться шток цилиндра 2.0.

Дата добавления: 2019-07-15 ; просмотров: 1585 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Источник

Статьи по ремонту

ГИДРОКЛАПАНЫ: НАЗНАЧЕНИЕ И ВИДЫ

Гидроклапаны – это специальные устройства, применяемые для регулирования направления и величины давления жидкости, уменьшения нагрузки на насос.

Достигается это путем изменения положения запорно-регулирующего механизма. Клапан способен полностью закрывать либо открывать сечение, меняя траекторию потока.

Если происходит частичное перекрытие, то траектория потока остается прежней, однако меняется давление и количество проходящей жидкости.

Разновидности гидравлических клапанов

По своему функциональному предназначению клапаны делятся на регулирующие и направляющие. Среди направляющих выделяют:

Жидкость по нему протекает по одной траектории. Устройство дает минимальный уровень сопротивляемости потоку жидкости в необходимом русле и герметичность по выходной траектории.

Существует частная разновидность такого вида клапана под названием гидрозамок. Жидкость протекает по нему по одной траектории, если отсутствует направленное воздействие, и по обеим траекториям, если оно есть. Существуют также и двухсторонние гидрозамки.

Данное устройство срабатывает при достижении заданного давления в конкретном месте потока.

Реле выдержки времени.

Это гидроклапан, в ходе действия которого поток жидкости запускается или останавливается через конкретный отрезок времени.

Такие устройства призваны обеспечить заданную временную выдержку между несколькими повторами активной работы механизмов аппарата.

Среди регулирующих клапанов выделяют:

Он не позволяет достигнуть критического давления в гидропроводе. Подобные запчасти используются в большинстве объемных гидропроводов, их устанавливают близко к насосу либо в отдельных местах гидравлической системы, которые потенциально подвержены высокому давлению.

Клапан функционирует в периодическом режиме. Главный нюанс, на который стоит обращать внимание при покупке предохранительного клапана – надежность, чтобы он смог сработать в нужный момент.

Поскольку возникает необходимость исключения случайного замыкания запорно-регулирующей конструкции, такие гидравлические клапаны оснащены шариковым или конусным запорно-регулирующим механизмом.

Основное предназначение – сохранение необходимого напора на входе в клапан. Это достигается благодаря систематическому частичному сливу потока жидкости. Таким образом, данные устройства функционируют бесперебойно.

Клапан сохраняет необходимый уровень напора в реверсивном течении жидкости. Он все время полностью открыт, т.е. при отключенной гидросистеме запорно-регулирующий аппарат открывается пружиной.

Клапан разности давлений.

Сохраняет необходимую разницу исходящего и входящего напора.

Клапан соотношения давлений.

Сохраняет требуемую пропорцию между входящим и исходящим напором.

Данный тип клапана устанавливает конкретные рамки на величину напора во входящем потоке жидкости. Предохранительный и переливной являются частными разновидностями напорных клапанов.

Еще один распространенный критерий классификации – механизм срабатывания запорно-регулирующего аппарата. Исходя из данного критерия, существуют клапаны:

В ходе действия управляемого потока жидкости на запорно-регулирующий механизм меняется ширина проходного сечения. В итоге клапан включается в работу посредством оказываемого жидкостью напора.

В основе механизма лежат два клапана – главный и дополнительный. При этом, когда рабочая жидкость воздействует на запорно-регулирующий механизм дополнительного клапана, меняется ширина открытия проходного сечения главного.

То есть, клапан срабатывает благодаря оказываемому жидкостью напору на промежуточный элемент.

Назначение и сфера применения гидроклапанов

Гидравлические клапаны используются для разнообразных целей в зависимости от их функционального предназначения – предохранительные, переливные, последовательные, напорные и т.д.

Гидролинии соединяются посредством установки пробок в конкретные клапаны, что и обеспечивает его работу по необходимой схеме.

В таблице ниже приведены основные способы использования некоторых видов клапанов.

Гидросистемы и стационарные установки. Контролирует уровень давления и поддерживает его в заданном интервале, защищает систему от чрезмерных нагрузок.

Гидросистемы гидропроводов оборудования и стационарные установки. Является автоматическим пневмо – или гидродросселем. Сохранят напор в обозначенном интервале на выходе, регулирует пониженное давление.

Трубопроводы, насосы, емкости, где может возникнуть высокое внутреннее давление. Защищает от утечки жидкости из трубопровода при поломке.

Как устроены гидроклапаны и механизм их действия

Гидроклапан состоит из таких элементов как:

золотник (размещен в корпусе);

пружина (она поджимает золотник с торца);

винт (регулирует сопротивляемость пружины);

Если золотник имеет нижнее положение в нормальном состоянии, то полости разъединены. Это достигается за счет того, что напор жидкости на торец золотника в одной полости не превосходит сопротивление контролируемой пружины и напор жидкости на верхний торец золотника в другой.

Если же напор превышен, золотник смещается наверх, после чего подвод соединяется с отводом.

Данная схема функционирования гидроклапана носит обобщенный характер. В соответствии с выбранным методом соединения каналов регулировки с главными линиями (или их независимого использования), можно применять 4 разных метода подсоединения устройства, которые имеют разное функциональное предназначение.

Клапаны, предназначенные для установки в системах с большим напором жидкости, устроены немного по-другому. Они оснащены корпусом с поршневым механизмом, коническим главным и вспомогательным вентилями, служащими для координации спиралевидного механизма, шарика и винта.

Гидроклапан (гидравлический клапан) — это гидроаппарат, предназначенный для регулировки параметров потока жидкости за счет изменения положения запорно-регулирующего элемента под воздействием потока жидкости.

Различают гидроклапаны регулирующие, которые осуществляют регулирование давления рабочей жидкости и гидроклапаны направляющие, которые пропускают или останавливают поток рабочей жидкости при достижении параметрами потока заданных настройками клапана значений.

Гидроклапаны так же различаются по принципу срабатывания запорно-регулирующего элемента:

Источник