Przedmioty:
- Sprężynowy zawór zwrotny
- Zawór nadmiarowy bezpośredniego działania, obciążony sprężyną
- Oblicz wymagany zawór nadciśnieniowy pod ciśnieniem sprężyny
- Pośredni zawór nadmiarowy ciśnienia
- Zawór redukcyjny
- Zawór sekwencyjny
Sprężynowy zawór zwrotny:
Zawór nadmiarowy ciśnienia chroni obwód hydrauliczny przed nadmiernym ciśnieniem. Zawór nadmiarowy ciśnienia nazywany jest również zaworem ograniczającym ciśnienie lub zaworem bezpieczeństwa. Bez tego zaworu ciśnienie w układzie mogłoby wzrosnąć zbyt wysoko, powodując wyciek uszczelek lub awarię podzespołów.
Najprostszym przykładem wykonania jest sprężynowy zawór zwrotny, który pokazano na poniższym rysunku. Jako przykład wykorzystano pompę olejową z filtrem i układem zabezpieczającym silnika spalinowego. Pompa olejowa napędzana jest przez wał korbowy. Gdy ciśnienie oleju pokona nacisk sprężyny na kulę zaworu zwrotnego, powstaje otwór i olej przepływa z powrotem do zbiornika. Ten rodzaj zabezpieczenia ciśnieniowego spotykany jest w układach smarowania, w których maksymalne ciśnienie oleju nie może przekraczać około 5 barów.
Oprócz sprężynowego zaworu zwrotnego często spotykamy w hydraulice także bezpośrednie i pośrednie zawory nadmiarowe ciśnienia.
Zawór nadmiarowy bezpośredniego działania, obciążony sprężyną:
Zawór zwrotny bezpośredniego działania jest bardzo podobny do powyższego sprężynowego zaworu zwrotnego. Jednakże różnice i zalety bezpośredniego działania zaworu nadmiarowego ciśnienia są następujące:
- stosunkowo prosta i tania konstrukcja;
- szybka reakcja na skoki i wahania ciśnienia w układzie;
- uszczelnienia zaworów gniazdowych są szczelne.
Dwa poniższe obrazy przedstawiają schematy ze sprężynowym zaworem powrotnym z symbolem (po lewej) i rysunkiem elementu (po prawej).
Zawór nadmiarowy ciśnienia jest standardowo zamykany sprężyną; nie jest możliwy przepływ cieczy. Na schemacie widzimy sprężynę ze strzałką: oznacza to, że sprężynę można regulować ręcznie. Na zdjęciu po prawej stronie widzimy śrubę, za pomocą której można napiąć sprężynę. Im dalej wkręcona jest śruba, tym większe staje się ciśnienie otwarcia.
Gdy ciśnienie płynu osiągnie ustawioną wartość, popycha stożkowy tłok do wewnątrz, pokonując siłę sprężyny. Tworzy się otwór, przez który ciecz może przepływać bezpośrednio do powrotu. Ciśnienie po stronie pompy (czerwona linia) nie wzrasta dalej.
Wadą bezpośredniego działania zaworu bezpieczeństwa jest to, że zawsze występuje wewnętrzny wyciek.
Oblicz wymagany zawór nadmiarowy siły sprężyny:
Poniższe obliczenia dają wgląd w to, jaka siła sprężyny jest wymagana, aby utrzymać zawór zamknięty przy określonym ciśnieniu. Używamy następujących danych:
- ciśnienie do regulacji (p) = 10 bar (równe 1.000.000 XNUMX XNUMX Pa);
- przelot zaworu = 25 mm.
Siła, jaką musi wytworzyć sprężyna, jest dość duża. Przy wyższych ciśnieniach wymagana jest ciężka konstrukcja sprężyny.
Alternatywą jest pośredni ciśnieniowy zawór nadmiarowy lub sterowany pilotem ciśnieniowy zawór nadmiarowy.
Pośredni zawór nadmiarowy ciśnienia:
Z poprzedniego akapitu wynika, że siła sprężyny bezpośredniego ciśnieniowego zaworu nadmiarowego nie może być mniejsza niż 491 N, aby utrzymać zawór zamknięty przy ciśnieniu 10 barów.
To sprawia, że bezpośredni zawór nadmiarowy ciśnienia nie nadaje się do układów hydraulicznych, które działają przy wyższych ciśnieniach (> 100 barów) i dużym przepływie. Aby uniknąć ciężkich konstrukcji sprężynowych, w systemach o wysokich ciśnieniach roboczych stosuje się pośredni zawór bezpieczeństwa. W pośrednim zaworze nadmiarowym ciśnienia po obu stronach zaworu głównego występuje ciśnienie płynu, dzięki czemu można zmniejszyć sprężynę. Trzy poniższe obrazy przedstawiają schematyczną zasadę działania tego typu zaworu regulacji ciśnienia. Pośredni zawór nadmiarowy ciśnienia zawiera dwa zawory, z których każdy jest zamknięty w pozycji spoczynkowej własną sprężyną:
- właz pilota;
- Zawór główny.
Ciśnienie w układzie z pompy wodnej jest podłączone bezpośrednio do dolnej części zaworu regulacji ciśnienia i dociera do zaworu pilotowego (1) poprzez zwężenie w przewodzie zasilającym i zawór główny (2). Dopóki ciśnienie w układzie nie przekracza ciśnienia ustawionego na zaworze pilotowym, oba zawory pozostają zamknięte (rysunek A). Gdy ciśnienie wzrośnie zbyt wysoko, np. gdy cylinder osiągnie położenie krańcowe, ciśnienie płynu popycha zawór sterujący (1) do wewnątrz, pokonując nacisk sprężyny (rysunek B). Olej przepływa teraz przez przepustnicę i otwarty zawór sterujący, kanałem powrotnym do zbiornika.
Dławienie powoduje różnicę ciśnień na głównym zaworze nawet przy niskim przepływie. Ta różnica ciśnień powoduje otwarcie głównego zaworu wbrew sile sprężyny (rysunek C). W ten sposób cały wydatek pompy może zostać odprowadzony do zbiornika poprzez zawór główny.
Zawór redukcyjny:
Zadaniem zaworu redukcyjnego jest obniżenie ciśnienia w układzie hydraulicznym lub tylko w jego części do żądanej wartości i utrzymanie go na stałym poziomie.
Poniższy schemat przedstawia symbol reduktora ciśnienia w przewodzie ciśnieniowym pomiędzy zaworem regulacyjnym a butlą. Symbol jest nieco podobny do symbolu ciśnieniowego zaworu bezpieczeństwa.
Zawór redukcyjny pozwala na przepływ ciśnienia płynu, dopóki ciśnienie nie osiągnie ustawionej wartości. Dzięki temu można bez problemu sterować cylindrem.
Po osiągnięciu ustawionego ciśnienia zawór redukcyjny odcina dopływ i początkowo utrzymuje ciśnienie na stałym poziomie. Jeżeli ciśnienie po stronie cylindra dalej wzrośnie, zawór zmniejsza (zmniejsza) to ciśnienie odprowadzając je do powrotu.
Poniższe trzy schematy przedstawiają zasadniczą pracę zaworu redukcyjnego w trzech sytuacjach. Dla wygody pokazano tylko część schematu: pompa hydrauliczna, zawór nadmiarowy ciśnienia itp. Pominięto ze względu na rozmiar. Tłoczysko na rys. B i C również zostało skrócone ze względu na wielkość obrazu.
- A. Zawór redukcyjny ciśnienia jest w stanie spoczynku. Ciecz z pompy hydraulicznej przepływa bez przerwy do przyłącza A cylindra;
- B. Tłok w cylindrze osiągnął ogranicznik. Ciśnienie w przewodzie zasilającym wzrasta. Tłok sterujący w zaworze redukcyjnym odcina dopływ z zaworu sterującego do cylindra. Ciśnienie w cylindrze jest utrzymywane na stałym poziomie (żółty);
- C. Wraz ze wzrostem obciążenia na końcu tłoczyska będzie to miało wpływ na ciśnienie płynu w cylindrze. Tłok sterujący przesuwa się jeszcze bardziej w górę ze względu na wzrost ciśnienia na dnie. Otwiera to kanał powrotny i umożliwia przepływ płynu z cylindra do zbiornika.
Po spadku ciśnienia płynu proces przebiega w odwrotnym kierunku: wraz ze spadkiem ciśnienia tłok zamyka kanał powrotny i utrzymuje ciśnienie na stałym poziomie, po czym tłok przesuwa się dalej w dół i następuje kolejny wzrost ciśnienia. Ciśnienie, przy którym powinien działać zawór redukcyjny, można regulować ręcznie, wkręcając lub wykręcając śrubę.
Zawór sekwencyjny:
Za pomocą zaworu sekwencyjnego można na przykład sterować dwoma cylindrami w kolejności wymaganej przez producenta. Kolejności składania nie można kontrolować w trakcie pracy; najlżejszy obciążony cylinder poruszy się jako pierwszy.
Na poniższym obrazku lewy cylinder zostanie wyrzucony jako pierwszy. Po osiągnięciu oporu końcowego wzrasta ciśnienie w czerwonym przewodzie zasilającym. Zawór sekwencyjny otwiera się przy określonym zadanym ciśnieniu. Po pokonaniu siły sprężyny w zaworze sekwencyjnym płyn przepływa do prawego cylindra, po czym zostaje wprawiony w ruch. Zawór sekwencyjny to zasadniczo zawór nadmiarowy ciśnienia z wbudowanym zaworem zwrotnym. Zawór zwrotny otwiera się, gdy zawór sterujący przełącza zasilanie na przyłącze B cylindra i powrót na A.
Powiązana strona:
