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壓力控制閥

科目:

  • 彈簧止回閥
  • 直動式彈簧加載溢流閥
  • 計算超壓閥所需的彈簧壓力
  • 間接洩壓閥
  • 減壓閥
  • 順序閥

彈簧止回閥:
洩壓閥可保護液壓迴路免受壓力過大的影響。 洩壓閥也稱為限壓閥或安全閥。 如果沒有該閥門,系統中的壓力可能會升得太高,導緻密封件洩漏或組件故障。

最簡單的實施例是彈簧止回閥,如下圖所示。 以內燃機的帶過濾和保護系統的油泵為例。 油泵由曲軸驅動。 一旦油壓克服止回閥球上的彈簧壓力,就會形成一個開口,油流回油箱。 這種類型的壓力保護適用於最大油壓不得超過約 5 bar 的潤滑系統。

除了彈簧止回閥外,我們在液壓系統中也經常遇到直接和間接洩壓閥。

彈簧止回閥

直動式彈簧加載溢流閥:
直動式止回閥與上面的彈簧止回閥非常相似。 但直動式洩壓閥的差別和優點是:

  • 結構相對簡單且便宜;
  • 對系統壓力波動和波動快速響應;
  • 座閥密封無洩漏。

下面的兩張圖片顯示了帶有彈簧加載回流閥的示意圖(左)和組件圖(右)。
標準情況下,洩壓閥採用彈簧關閉; 液體不可能通過。 在圖中,我們看到彈簧中帶有箭頭:這意味著彈簧可以手動調整。 在右圖中,我們看到可以用來拉緊彈簧的螺絲。 螺絲旋入越深,開啟壓力越大。

當流體壓力達到設定壓力時,它將克服彈簧力向內推動錐形柱塞。 建立一個開口,液體可以透過該開口直接流向回流口。 泵側壓力(紅線)不再增加。

直動式洩壓閥的缺點是總是存在內部洩漏。

直動式洩壓閥符號的圖表
直動式洩壓閥的橫斷面圖。

計算超壓閥所需的彈簧壓力:
下面的計算可以深入了解在一定壓力下保持閥門關閉所需的彈簧力。 我們使用以下數據:

  • 待調節壓力 (p) = 10 bar(等於 1.000.000 Pa);
  • 閥門通道 = 25 毫米。

彈簧必須提供的力相當大。 在較高的壓力下,需要重型彈簧結構。
另一種選擇是間接洩壓閥或先導式洩壓閥。

間接洩壓閥:
上一段顯示,直接壓力安全閥的彈簧力必須不小於 491 N,才能在 10 bar 的壓力下保持閥門關閉。 
這使得直接洩壓閥不適合在較高壓力(>100 巴)和大流量下運作的液壓系統。 為了避免重型彈簧結構,高工作壓力的系統使用間接洩壓閥。 在間接壓力溢流閥中,主閥兩側都有流體壓力,因此彈簧可以做得較小。 下三圖展示了此類壓力控制閥的原理示意圖。 間接洩壓閥包含兩個閥門,每個閥門在靜止位置都用自己的彈簧關閉:

  1. 先導閥;
  2. 主閥。
A. 兩個閥門都關閉
B. 先導閥打開
C. 兩個閥門都打開

來自液壓泵的系統壓力直接連接到壓力控制閥的底部,並透過供應管線和主閥 (1) 中的節流裝置到達先導閥 (2)。 只要係統壓力不超過先導閥設定的壓力,兩個閥門都會保持關閉狀態(圖 A)。 當壓力升得太高時,例如當汽缸到達終點時,流體壓力克服彈簧壓力會將控制閥 (1) 向內推動(圖 B)。 油現在透過節流閥和打開的控制閥流動,並透過回流通道流向油箱。

即使流量很小,節流也會在主閥上產生壓力差。 此壓力差導致主閥克服彈簧力打開(圖 C)。 這樣,幫浦的全部輸出就可以透過主閥排放到儲液器中。

減壓閥:
減壓閥的任務是將液壓系統中或僅系統的一部分中的壓力降低到所需值並保持恆定。

下圖顯示了控制閥和氣缸之間的壓力管路中的減壓閥的符號。 其符號與洩壓閥有些相似。

只要壓力未達設定值,減壓閥就允許流體壓力通過。 因此可以毫無問題地控制氣缸。

當達到設定壓力時,減壓閥關閉供應並最初保持壓力恆定。 如果氣缸側的壓力進一步增加,閥門會透過將其排放到回流處來降低(降低)該壓力。

控制閥和氣缸之間有減壓閥的示意圖

下面三張圖展示了減壓閥在三種情況下的工作原理。 為了方便起見,僅示出了圖的一部分:由於尺寸原因省略了液壓泵、洩壓閥等。 由於影像尺寸的原因,圖 B 和圖 C 中的活塞桿也被縮短了。

  • A. 減壓閥處於靜止狀態。 來自液壓泵的液體有增無減地流向油缸的A接口;
  • B. 汽缸內的活塞已到達終點位置。 供應管線中的壓力增加。 減壓閥中的控制柱塞切斷從控制閥到汽缸的供應。 氣缸內的壓力保持恆定(黃色);
  • C、隨著活塞桿端負荷的增加,會影響汽缸內的流體壓力。 由於底部壓力的增加,控制柱塞進一步向上移動。 這會打開回流通道並允許流體從氣缸流到儲液器。

流體壓力下降後,過程向後發生:隨著壓力下降,柱塞關閉回流通道並保持壓力恆定,之後柱塞進一步向下移動,並發生另一次壓力增加。 減壓閥的工作壓力可以透過進一步向內或向外轉動螺絲來手動調整。

A. 壓力積聚
B. 保持壓力恆定
C、減壓

順序閥:
例如,使用順序閥,可以按照製造商所需的順序控制兩個氣缸。 運行時無法控制提交順序; 負載最輕的氣缸將首先移動。

下圖中,左側氣缸將首先彈出。 一旦到達終點,紅色供給線的壓力就會增加。 順序閥在一定的預設壓力下打開。 一旦順序閥中的彈簧力被克服,流體就會流向右側氣缸,然後它將開始運動。 順序閥本質上是一個內建止回閥的洩壓閥。 當控制閥將供給切換至汽缸的連接 B 並將返回切換至 A 時,止回閥會開啟。

順序閥