Редукционные клапаны

Переливные клапаны

Переливной – это напорный гидроклапан, предназначенный для поддержания заданного уровня давления на входе в клапан с заданной точностью путем непрерывного слива части потока рабочей жидкости.

Из этого определения следует, что переливные клапаны работают постоянно в неустановившемся режиме, поэтому в них для исключения ударов запорно-регулирующего элемента о седло, как правило, используются золотниковые запорно-регулирующие элементы. Возможность использования в конструкции переливного клапана золотникового запорно-регулирующего элемента обусловлена также и отсутствием жестких требований к их герметичности.

На рис. 2.14 приведена конструктивная схема переливного клапана прямого действия с золотниковым запорно-регулирующим элементом.

Основным требованием, предъявляемым к переливному гидроклапану, является поддержание заданного уровня контролируемого давления с заданной точностью в рабочем диапазоне изменения величины расхода жидкости, сливающейся через клапан.

Рис. 2.14. Переливной клапан прямого действия с золотниковым запорно-регулирующим элементом: а) конструктивная схема; б) его характеристика

Аналитическое выражение характеристики переливного клапана имеет следующий вид:

где p_k – давление настройки переливного клапана ,

К_кл – коэффициент, определяющий угол наклона характеристики переливного клапана, величина, которого характеризует степень нестабильности регулируемого давления в функции расхода жидкости через клапан .

Переливные гидроклапаны используются в гидроприводах с дроссельным регулированием.. Они подключаются к напорной гидролинии на выходе насоса или устанавливаются в сливную гидролинию последовательно. В этих случаях они выполняют функцию подпорных гидроклапанов.

Редукционные клапаны

Редукционным называется регулирующий гидроклапан, предназначенный для поддержания в отводимом потоке постоянного давления р₂ меньшего, чем давление р₁ в подводимом потоке. Он чаще всего применяется в гидросистемах, где от одного насоса работают несколько потребителей, требующие разные уровни давлений питания.

В основе регулирования давления положен принцип управления количеством рабочего тела в полости потребителя: изменение прихода или расхода рабочего тела меняет его массу и давление в полости. В абсолютном большинстве конструкций регуляторов количество рабочего тела изменяют, используя для этого дроссель, установленный на входе в полость. Дроссель представляет собой местное сужение канала с последующим резким расширением.

Рассмотрим конструкции редукционных клапанов, применяемых в гидросистемах.

Рис. 2.15. Редукционный клапан:

а) конструктивная схема клапана прямого действия; б) условное обозначение; в) характеристика редукционного клапана прямого действия; г) конструктивная схема редукционного клапана непрямого действия

Представленный на рис. 2.15, а редукционный клапан прямого действия состоит из запорно-регулирующего элемента 3, объединенного с уравновешивающим поршнем 1, и пружины 2, размещенных в гнезде корпуса 8, образующего седло 6 клапана. Для демпфирования возможных колебаний заклапанная полость 9 соединена с областью слива дросселем 10.

В отличие от переливных гидроклапанов редукционный клапан нормально открыт, т.е. при выключенной гидросистеме запорно-регулирующий элемент клапана пружиной полностью открывается. Это обстоятельство отражено в условном обозначении редукционного клапана (рис. 2.15, б) тем, что стрелка внутри квадрата соединяет входную и выходную гидролинии.

Пружина стремится удержать клапан в открытом положении, ограниченном упором 4, а давление р₂ в полости 5 создает силу, которая стремится клапан закрыть. В полости 7 гидростатические силы от давления p₁, действующие на запорно-регулируюший элемент по кольцевой площади, взаимно уравновешиваются: одна сила действует на запирающий элемент 3 в сторону его открытия, а другая на уравновешивающий поршень 1 в противоположную сторону (эти силы имеют одну и ту же величину, так как получаются в результате действия одного давления на равные площади). Поэтому давление р₁ на работу клапана непосредственного влияния не оказывает.

Аналитическое выражение характеристики редукционного клапана имеет вид:

,

где р_к – давление настройки редукционного клапана.

Примерный вид характеристики редукционного клапана прямого действия приведен на рис. 2.15, в. Из графика видно, что увеличение проходящего через редукционный клапан расхода сопровождается уменьшением редуцируемого давления. Объясняется это тем, что для пропускания большего расхода необходимо увеличение проходного сечения клапана, а это приводит к уменьшению силы пружины. Крутизна характеристики редукционного клапана прямого действия, а значит, и точность поддержания редуцируемого давления так же, как и у переливного клапана, зависит, от жесткости пружины. При наличии жестких требований по точности поддержания величины редуцируемого давления рекомендуется использовать редукционный клапан непрямого действия.

В пневматических системах нашли широкое применение регуляторы давления, принципиальная схема которых приведена на рис 2.16.

Рис. 2.16. Принципиальная схема простейшего регулятора давления

Рассматриваемый регулятор работает следующим образом. С помощью задающего устройства – пружины 3 устанавливается величина выходного регулируемого давления в полости 2, которая определяется усилием, действующим на чувствительный элемент 4 со стороны задающего устройства 3 при определенном давлении во входной полости 5 и расходе из полости 2. В случае изменения давления в полости 5 или расхода из полости 2, давление в ней изменяется, в результате нарушается силовое равновесие на чувствительном элементе 4 и он перемещается в новое положение и вместе с ним перемещается клапан, образующий с седлом дроссель переменного сечения. Изменение дросселируемого сечения на входе в полость 2 приводит к изменению прихода в нее рабочего тела, что компенсирует с заданной точностью произошедшее в полости изменение давления.