Предмети:
- Пружинний зворотний клапан
- Пружинний запобіжний клапан прямої дії
- Розрахувати необхідний тиск пружини клапана надлишкового тиску
- Клапан непрямого скидання тиску
- Редукційний клапан
- Послідовний клапан
Пружинний зворотний клапан:
Клапан скидання тиску захищає гідравлічний контур від надмірного тиску. Клапан скидання тиску також називають клапаном обмеження тиску або запобіжним клапаном. Без цього клапана тиск у системі може піднятися надто високо, що призведе до витоку ущільнень або виходу з ладу компонентів.
Найпростішим варіантом є підпружинений зворотний клапан, який показаний на наступному малюнку. Як приклад використовується масляний насос з фільтром і системою захисту двигуна внутрішнього згоряння. Масляний насос приводиться в рух колінчастим валом. Коли тиск масла перевищить тиск пружини на кульку зворотного клапана, утворюється отвір, і масло повертається в резервуар. Цей тип захисту від тиску використовується в системах змащення, де максимальний тиск масла не може перевищувати приблизно 5 бар.
На додаток до пружинного зворотного клапана, ми також часто зустрічаємо прямі та непрямі запобіжні клапани в гідравліці.
Пружинний запобіжний клапан прямої дії:
Зворотний клапан прямої дії дуже схожий на поданий вище пружинний зворотний клапан. Однак відмінності та переваги запобіжного клапана прямої дії:
- відносно проста і дешева конструкція;
- швидка реакція на скачки і перепади тиску в системі;
- сідельні клапани герметичні.
Два зображення нижче показують схеми з пружинним зворотним клапаном із символом (ліворуч) і кресленням компонента (праворуч).
Клапан скидання тиску стандартно закритий пружиною; неможливе проходження рідини. На схемі ми бачимо пружину зі стрілкою: це означає, що пружина регулюється вручну. На зображенні праворуч ми бачимо гвинт, за допомогою якого можна натягнути пружину. Чим далі закручується гвинт, тим більшим стає тиск відкриття.
Коли тиск рідини досягає встановленого тиску, він штовхає конічний плунжер всередину проти сили пружини. Створюється отвір, через яке рідина може текти безпосередньо в обратку. Тиск на стороні насоса (червона лінія) більше не зростає.
Недоліком запобіжного клапана прямої дії є наявність постійного внутрішнього витоку.
Розрахувати необхідну силу пружини запобіжного клапана:
Наступний розрахунок дає зрозуміти, яка сила пружини потрібна, щоб утримувати клапан закритим при певному тиску. Ми використовуємо такі дані:
- тиск, що регулюється (p) = 10 бар (дорівнює 1.000.000 XNUMX XNUMX Па);
- прохід клапана = 25 мм.
Зусилля, яке повинна надавати пружина, досить велике. При більш високому тиску потрібна важка пружинна конструкція.
Альтернативою є непрямий запобіжний клапан або клапан скидання тиску з пілотним керуванням.
Клапан непрямого скидання тиску:
Попередній абзац показує, що сила пружини для клапана прямого скидання тиску має бути не менше ніж 491 Н, щоб утримувати клапан закритим при тиску 10 бар.
Це робить клапан прямого скидання тиску непридатним для гідравлічних систем, які працюють з високим тиском (>100 бар) і великим об'ємним потоком. Щоб уникнути важких пружинних конструкцій, системи з високим робочим тиском використовують непрямий запобіжний клапан. У клапані непрямого скидання тиску існує тиск рідини з обох сторін головного клапана, тому пружину можна зробити меншою. На трьох зображеннях нижче показано схематичний принцип цього типу клапана регулювання тиску. Клапан непрямого скидання тиску містить два клапани, кожен з яких закритий у вихідному положенні власною пружиною:
- пілотний клапан;
- головний клапан.
Тиск системи від гідронасосу підключається безпосередньо до нижньої частини клапана регулювання тиску та досягає пілотного клапана (1) через обмеження в лінії подачі та головного клапана (2). Поки тиск у системі не перевищує тиск, встановлений за допомогою пілотного клапана, обидва клапани залишаються закритими (зображення A). Коли тиск підвищується надто високо, наприклад, коли циліндр досяг кінцевого упору, тиск рідини штовхає регулюючий клапан (1) усередину проти тиску пружини (зображення B). Тепер масло тече через дросель і відкритий регулюючий клапан по зворотному каналу в резервуар.
Дроселювання спричиняє різницю тиску на головному клапані навіть при низькій витраті. Ця різниця тиску змушує головний клапан відкриватися проти сили пружини (зображення C). Таким чином, вся потужність насоса може бути скинута в резервуар через головний клапан.
Редукційний клапан:
Завдання редукційного клапана - знизити тиск в гідросистемі або лише в частині системи до потрібного значення і підтримувати його постійним.
На наступній діаграмі показано символ редукційного клапана в лінії тиску між регулювальним клапаном і циліндром. Символ дещо схожий на символ запобіжного клапана.
Редукційний клапан пропускає тиск рідини до тих пір, поки тиск не досягне встановленого значення. Таким чином, циліндром можна керувати без проблем.
Коли встановлений тиск досягається, редукційний клапан перекриває подачу і спочатку підтримує постійний тиск. Якщо тиск на стороні циліндра зростає далі, клапан знижує (зменшує) цей тиск, скидаючи його в зворотну.
Три схеми нижче показують принцип роботи редукційного клапана в трьох ситуаціях. Для зручності показана лише частина схеми: гідронасос, запобіжний клапан тощо пропущені через розміри. Поршневий шток на рис. B і C також був скорочений через розмір зображення.
- A. Редукційний клапан не працює. Рідина від гідравлічного насоса безперервно тече до з’єднання А циліндра;
- Б. Поршень у циліндрі досяг упору. Тиск у лінії подачі зростає. Керуючий плунжер у редукційному клапані перекриває подачу від регулювального клапана до циліндра. Тиск у циліндрі підтримується постійним (жовтий);
- C. Коли навантаження на кінець штока поршня збільшується, це впливатиме на тиск рідини в циліндрі. Контрольний плунжер рухається ще далі вгору через збільшення тиску внизу. Це відкриває зворотний канал і дозволяє рідині текти з циліндра в резервуар.
Після падіння тиску рідини процес відбувається у зворотному напрямку: при падінні тиску плунжер закриває зворотний канал і підтримує тиск постійним, після чого плунжер рухається далі вниз і відбувається чергове підвищення тиску. Тиск, при якому повинен працювати редукційний клапан, можна регулювати вручну, повертаючи гвинт далі або назад.
Клапан послідовності:
За допомогою клапана послідовності, наприклад, двома циліндрами можна керувати в послідовності, яку бажає виробник. Порядок подачі не можна контролювати під час роботи; найлегше навантажений циліндр рухатиметься першим.
На зображенні нижче лівий циліндр буде викинутий першим. Як тільки він досягає свого кінцевого упору, тиск у червоній лінії живлення зростає. Послідовний клапан відкривається при певному заданому тиску. Після подолання сили пружини в клапані послідовності рідина тече до правого циліндра, після чого приводиться в рух. Клапан послідовності - це, по суті, клапан скидання тиску з вбудованим зворотним клапаном. Зворотний клапан відкривається, коли регулюючий клапан перемикає подачу до з’єднання B циліндра та повернення до A.
Пов'язана сторінка:
