Μαθήματα:
- Βαλβίδα αντεπιστροφής με ελατήριο
- Ανακουφιστική βαλβίδα άμεσης δράσης με ελατήριο
- Υπολογίστε την απαιτούμενη βαλβίδα υπερπίεσης πίεσης ελατηρίου
- Έμμεση βαλβίδα εκτόνωσης πίεσης
- Βαλβίδα μείωσης
- Βαλβίδα ακολουθίας
Βαλβίδα αντεπιστροφής με ελατήριο:
Μια βαλβίδα εκτόνωσης πίεσης προστατεύει το υδραυλικό κύκλωμα από υπερβολική πίεση. Μια βαλβίδα εκτόνωσης πίεσης ονομάζεται επίσης βαλβίδα περιορισμού πίεσης ή βαλβίδα ασφαλείας. Χωρίς αυτή τη βαλβίδα, η πίεση στο σύστημα θα μπορούσε να αυξηθεί πολύ ψηλά, προκαλώντας διαρροή στεγανοποιήσεων ή αστοχία εξαρτημάτων.
Η απλούστερη εφαρμογή είναι η βαλβίδα αντεπιστροφής με ελατήριο, η οποία φαίνεται στο παρακάτω σχήμα. Ως παράδειγμα χρησιμοποιείται η αντλία λαδιού με φίλτρο και σύστημα προστασίας κινητήρα εσωτερικής καύσης. Η αντλία λαδιού κινείται από τον στροφαλοφόρο άξονα. Μόλις η πίεση λαδιού ξεπεράσει την πίεση του ελατηρίου στη σφαίρα της βαλβίδας αντεπιστροφής, δημιουργείται ένα άνοιγμα και το λάδι ρέει πίσω στο ρεζερβουάρ. Αυτός ο τύπος προστασίας από την πίεση βρίσκεται σε συστήματα λίπανσης όπου η μέγιστη πίεση λαδιού δεν μπορεί να υπερβαίνει περίπου τα 5 bar.
Εκτός από τη βαλβίδα αντεπιστροφής με ελατήριο, συναντάμε επίσης συχνά άμεσες και έμμεσες βαλβίδες εκτόνωσης πίεσης στα υδραυλικά.
Ανακουφιστική βαλβίδα άμεσης δράσης με ελατήριο:
Η βαλβίδα αντεπιστροφής άμεσης δράσης είναι πολύ παρόμοια με την παραπάνω βαλβίδα αντεπιστροφής με ελατήριο. Ωστόσο, οι διαφορές και τα πλεονεκτήματα της βαλβίδας εκτόνωσης πίεσης άμεσης δράσης είναι:
- μια σχετικά απλή και φθηνή κατασκευή?
- γρήγορη απόκριση σε υπερτάσεις πίεσης και διακυμάνσεις στο σύστημα.
- βαλβίδες έδρας σφραγίζουν χωρίς διαρροές.
Οι δύο παρακάτω εικόνες δείχνουν τα σχηματικά σχέδια με μια βαλβίδα επιστροφής με ελατήριο με το σύμβολο (αριστερά) και ένα σχέδιο του εξαρτήματος (δεξιά).
Η βαλβίδα εκτόνωσης πίεσης κλείνει με ένα ελατήριο στάνταρ. δεν είναι δυνατή η διέλευση υγρού. Στο διάγραμμα βλέπουμε το ελατήριο με ένα βέλος: αυτό σημαίνει ότι το ελατήριο ρυθμίζεται χειροκίνητα. Στην εικόνα στα δεξιά βλέπουμε τη βίδα με την οποία μπορεί να τεντωθεί το ελατήριο. Όσο περισσότερο βιδώνεται η βίδα, τόσο μεγαλύτερη γίνεται η πίεση ανοίγματος.
Όταν η πίεση του υγρού φτάσει στην καθορισμένη πίεση, σπρώχνει το κωνικό έμβολο προς τα μέσα ενάντια στη δύναμη του ελατηρίου. Δημιουργείται ένα άνοιγμα μέσω του οποίου το υγρό μπορεί να ρέει απευθείας στην επιστροφή. Η πίεση στην πλευρά της αντλίας (η κόκκινη γραμμή) δεν αυξάνεται περαιτέρω.
Το μειονέκτημα της βαλβίδας εκτόνωσης πίεσης άμεσης δράσης είναι ότι υπάρχει πάντα εσωτερική διαρροή.
Υπολογίστε την απαιτούμενη βαλβίδα εκτόνωσης πίεσης δύναμης ελατηρίου:
Ο ακόλουθος υπολογισμός παρέχει μια εικόνα για το πόση δύναμη ελατηρίου απαιτείται για να διατηρείται η βαλβίδα κλειστή σε μια συγκεκριμένη πίεση. Χρησιμοποιούμε τα ακόλουθα δεδομένα:
- πίεση προς ρύθμιση (p) = 10 bar (ισούται με 1.000.000 Pa).
- δίοδος βαλβίδας = 25 mm.
Η δύναμη που πρέπει να δώσει το ελατήριο είναι αρκετά υψηλή. Σε υψηλότερες πιέσεις απαιτείται μια βαριά κατασκευή ελατηρίου.
Μια εναλλακτική είναι μια έμμεση βαλβίδα εκτόνωσης πίεσης ή μια πιλοτική βαλβίδα εκτόνωσης πίεσης.
Έμμεση βαλβίδα εκτόνωσης πίεσης:
Η προηγούμενη παράγραφος δείχνει ότι η δύναμη ελατηρίου για μια βαλβίδα άμεσης εκτόνωσης πίεσης δεν πρέπει να είναι μικρότερη από 491 N για να διατηρείται η βαλβίδα κλειστή σε πίεση 10 bar.
Αυτό καθιστά τη βαλβίδα άμεσης εκτόνωσης πίεσης ακατάλληλη για υδραυλικά συστήματα που λειτουργούν με υψηλότερες πιέσεις (>100 bar) και μεγάλη ροή όγκου. Για να αποφευχθούν οι βαριές κατασκευές ελατηρίων, τα συστήματα με υψηλές πιέσεις λειτουργίας χρησιμοποιούν μια έμμεση βαλβίδα εκτόνωσης πίεσης. Στην έμμεση βαλβίδα εκτόνωσης πίεσης, υπάρχει πίεση υγρού και στις δύο πλευρές της κύριας βαλβίδας, έτσι ώστε το ελατήριο να μπορεί να γίνει μικρότερο. Οι τρεις παρακάτω εικόνες δείχνουν τη σχηματική αρχή αυτού του τύπου βαλβίδας ελέγχου πίεσης. Η έμμεση βαλβίδα εκτόνωσης πίεσης περιέχει δύο βαλβίδες, καθεμία από τις οποίες είναι κλειστή στη θέση ηρεμίας με το δικό της ελατήριο:
- πιλοτική βαλβίδα?
- κύρια βαλβίδα.
Η πίεση συστήματος από την υδραντλία συνδέεται απευθείας στο κάτω μέρος της βαλβίδας ελέγχου πίεσης και φτάνει στη βαλβίδα πιλότου (1) μέσω ενός περιορισμού στη γραμμή παροχής και στην κύρια βαλβίδα (2). Εφόσον η πίεση του συστήματος δεν υπερβαίνει την πίεση που έχει ρυθμιστεί με την πιλοτική βαλβίδα, και οι δύο βαλβίδες παραμένουν κλειστές (εικόνα Α). Όταν η πίεση ανεβαίνει πολύ ψηλά, για παράδειγμα όταν ο κύλινδρος έχει φτάσει στο τέλος του στοπ, η πίεση του υγρού σπρώχνει τη βαλβίδα ελέγχου (1) προς τα μέσα έναντι της πίεσης του ελατηρίου (εικόνα Β). Το λάδι ρέει τώρα μέσω του γκαζιού και της ανοιχτής βαλβίδας ελέγχου, μέσω του καναλιού επιστροφής στο ρεζερβουάρ.
Το στραγγαλισμό προκαλεί διαφορά πίεσης στην κύρια βαλβίδα ακόμη και από μια ροή χαμηλού όγκου. Αυτή η διαφορά πίεσης προκαλεί το άνοιγμα της κύριας βαλβίδας έναντι της δύναμης του ελατηρίου (εικόνα C). Με αυτόν τον τρόπο, ολόκληρη η έξοδος της αντλίας μπορεί να εκκενωθεί στο ρεζερβουάρ μέσω της κύριας βαλβίδας.
Βαλβίδα μείωσης:
Το καθήκον της βαλβίδας μείωσης είναι να μειώσει την πίεση στο υδραυλικό σύστημα ή μόνο σε ένα μέρος του συστήματος σε μια επιθυμητή τιμή και να τη διατηρήσει σταθερή.
Το παρακάτω διάγραμμα δείχνει το σύμβολο της βαλβίδας μείωσης πίεσης στη γραμμή πίεσης μεταξύ της βαλβίδας ελέγχου και του κυλίνδρου. Το σύμβολο είναι κάπως παρόμοιο με αυτό της βαλβίδας εκτόνωσης πίεσης.
Η βαλβίδα μείωσης επιτρέπει τη διέλευση της πίεσης του ρευστού εφόσον η πίεση δεν φτάνει την καθορισμένη τιμή. Ο κύλινδρος μπορεί έτσι να ελεγχθεί χωρίς κανένα πρόβλημα.
Όταν επιτευχθεί η καθορισμένη πίεση, η βαλβίδα μείωσης πίεσης διακόπτει την παροχή και διατηρεί αρχικά την πίεση σταθερή. Εάν η πίεση στην πλευρά του κυλίνδρου αυξηθεί περαιτέρω, η βαλβίδα μειώνει (μειώνει) αυτή την πίεση εκφορτίζοντας την στην επιστροφή.
Τα τρία παρακάτω διαγράμματα δείχνουν την κύρια λειτουργία της βαλβίδας μείωσης σε τρεις καταστάσεις. Για ευκολία, εμφανίζεται μόνο μέρος του διαγράμματος: η υδραντλία, η βαλβίδα εκτόνωσης πίεσης κ.λπ. παραλείπονται λόγω μεγέθους. Η ράβδος εμβόλου στα Σχ. Β και Γ έχει επίσης κοντύνει λόγω του μεγέθους της εικόνας.
- Α. Η βαλβίδα μείωσης πίεσης βρίσκεται σε ηρεμία. Το υγρό από την υδραυλική αντλία ρέει αμείωτα στη σύνδεση Α του κυλίνδρου.
- B. Το έμβολο στον κύλινδρο έχει φτάσει στο τερματικό στοπ. Η πίεση στη γραμμή τροφοδοσίας αυξάνεται. Το έμβολο ελέγχου στη βαλβίδα μείωσης διακόπτει την παροχή από τη βαλβίδα ελέγχου στον κύλινδρο. Η πίεση στον κύλινδρο διατηρείται σταθερή (κίτρινη).
- Γ. Καθώς το φορτίο στο άκρο της ράβδου του εμβόλου αυξάνεται, θα επηρεάσει την πίεση του υγρού στον κύλινδρο. Το έμβολο ελέγχου κινείται ακόμη περισσότερο προς τα πάνω λόγω της αύξησης της πίεσης στο κάτω μέρος. Αυτό ανοίγει το κανάλι επιστροφής και επιτρέπει στο υγρό να ρέει από τον κύλινδρο στη δεξαμενή.
Αφού πέσει η πίεση του υγρού, η διαδικασία λαμβάνει χώρα προς τα πίσω: με πτώση πίεσης, το έμβολο κλείνει το κανάλι επιστροφής και διατηρεί την πίεση σταθερή, μετά το οποίο το έμβολο κινείται πιο κάτω και λαμβάνει χώρα άλλη μια αύξηση της πίεσης. Η πίεση στην οποία πρέπει να λειτουργεί η βαλβίδα μείωσης μπορεί να ρυθμιστεί χειροκίνητα περιστρέφοντας τη βίδα περαιτέρω προς τα μέσα ή προς τα έξω.
Βαλβίδα ακολουθίας:
Με μια βαλβίδα ακολουθίας, για παράδειγμα, δύο κύλινδροι μπορούν να ελέγχονται με τη σειρά που επιθυμεί ο κατασκευαστής. Η σειρά υποβολής δεν μπορεί να ελεγχθεί κατά τη λειτουργία. ο πιο ελαφρύς κύλινδρος θα κινηθεί πρώτος.
Στην παρακάτω εικόνα, ο αριστερός κύλινδρος θα εκτιναχθεί πρώτος. Μόλις φτάσει στο τέλος της στάσης του, η πίεση στην κόκκινη γραμμή τροφοδοσίας αυξάνεται. Η βαλβίδα σειράς ανοίγει σε μια συγκεκριμένη προκαθορισμένη πίεση. Μόλις ξεπεραστεί η δύναμη του ελατηρίου στη βαλβίδα ακολουθίας, το ρευστό ρέει στον δεξιό κύλινδρο, μετά τον οποίο θα τεθεί σε κίνηση. Μια βαλβίδα σειράς είναι ουσιαστικά μια βαλβίδα εκτόνωσης πίεσης με ενσωματωμένη βαλβίδα αντεπιστροφής. Η βαλβίδα αντεπιστροφής ανοίγει όταν η βαλβίδα ελέγχου αλλάζει την τροφοδοσία στη σύνδεση Β του κυλίνδρου και την επιστροφή στο Α.
Σχετική σελίδα:
