Клапан предохранительный непрямого действия

 

На рис. 10.9 изображена схема и условное обозначение клапана предохранительного непрямого действия. Он содержит вспогательный управляющий клапан прямого действия 1 (пилот). Управляющий клапан создает условия для отрыва запирающего элемента 2 основного клапана от его седла. Запирающий элемент 2прижимается к седлу пружиной 3 и имеет отверстие малого диаметра (дроссель) 4.

На запирающий элемент основного клапана 2 действуют следующие силы:

· сила давления, действующая на его торец со стороны напорного трубопровода (внешний торец); сила пружины, прижимающая запирающий элемент к седлу;

· сила давления, действующая на торец запирающего элемента со стороны пружины 3 (внутренний торец).

Уравнение баланса сил:

 

,

 

где   р – давление перед входом в дроссель;

p ₁ – давление жидкости после дросселя;

Р_ПР   – усилие пружины;

f – площадь торца.

До момента срабатывания пилота 1 давление, действующее на торцы

запирающего элемента 2 одинаковое. Силы давления, действующие на запирающий элемент, практически равны. Пружина 3 прижимает запирающий элемент к седлу.

Пилот настраивается на некоторое давление срабатывания, определяемое сжатием его пружины 5. Когда давление в напорной линии достигнет давления настройки пилота, его запирающий элемент отойдет от седла и часть жидкости, подаваемой насосом, будет уходить в бак. В этот момент на дросселе 4 образуется перепад давления – давление после дросселя станет меньше давления перед дросселем.

 

 

Рис. 10.9. Клапан ограничения давления непрямого действия:

1 – пилот; 2 – запорно-регулирующий элемент; 3 – пружина; 4 – дроссель;

5– пружина пилота

 

Нарушится баланс сил, действующих на запирающий элемент в пользу силы давления со стороны напорной линии. Запирающий элементперемстится вверх, соединив линию напора гидросистемы с линией слива Т.  Перемещение происходит за счет давления жидкости, что позволяет получить большое усилие при небольших сечениях запирающего элемента и, следовательно, габаритах аппарата в целом.

На рис. 10.10 показана конструкция предохранительног клапана непрямого действия. Реализация процесса, описанного выше, происходит следующим образом.

 

Рис. 10.10. Конструкция предохранительного клапана непрямого действия:

А – входное отверстие клапана; Б – дроссель;
1 – корпус; 2 – клапан; 3 – пружина; 4 – ЗРЭ пилота; 5, 6, 7 – детали пилота

 

Жидкость от насоса подводится к отверстию А и без помех устремляется к выходу из гидроаппарата. Отверстие Г связано с линией слива. Проход жидкости к отверстию Г возможен только в случае перещения клапана 2 вверх.

Когда под воздействием силы давления запирающий элемент 4 пилота отойдет от седла, образуется небольший поток жидкости, который через отверстие в клапане поступает на слив в бак. Наличие в клапане дросселирующего отверстия 1 создает перепад давления на пояске клапана: давление на входе в дросселирующее отверстие больше давления в полости 8 на величину потерь давления на дросселирующем отверстии 1. Вследствие этого нарушается баланс сил, действующих на клапан, и он перемещается вверх, соединяя отверстие А с линией слива через дросселирующую щель, возникшую между клапаном и седлом. Часть подачи насоса будет уходить в бак. Таким образом, в линии нагнетания установится давление, определяемое настройкой пружины пилота.

 

Редукционный клапан

 

На рис. 10.11. дано условное обозначение двухлинейного редукционного клапана. Задачей редукционного клапана является поддержание на выходе клапана постоянного по величине давления сниженного по сравнению с выходным (давление задается оператором) вне зависимости от колебаний расхода через него. Необходимо отметить: давление на выходе не может быть равно или больше давления на входе в клапан. Применяют клапаны в том случае, когда в гидроустановке для работы обслуживаемых ею механизмов требуются различные давления (рис. 10.12). Конкретное использование редукционного клапана приведено на рис. 10.13. Схема содержит два контура управления. Первый контур управления обслуживет гидроцилиндр 1.0, второй контур управления – гидроцилиндр 2.0. Для цилиндра 2.0 требуется давление 5 МПа (50 бар), для цилиндра 1.0–3 МПа (30 бар). Для решения этой задачи используется переливной золотник 0.1, настроенный на рабочее давление 50 бар и редукционный клапан 1.2, настроенный на давление 30 бар.

Рис. 10.11. Условное обозначение двухлинейного редукционного клапана

 

Конструктивная схема редукционного двухлинейного клапана представлена на рис. 10.14.

В исходном состоянии клапан открыт для прохода жидкости от входного отверстия (входа) Р к выходному отверстию (выходу) А. Давление с выхода А по каналу 3 (обратная связь), подводится к торцу золотника 1, создавая усилие, которое уравновешивавается силой пружины (сила регулируется). Если давление на выходе А повысится и сила давления на торец золотника, превысит силу пружины, золотник редукционного клапана начнет перемещаться вправо, уменьшя сечение щели для прохода жидкости и увеличивая на ней потери давления. Расход жидкости через выход А упадет, давление в нем начнет падать до тех пор, пока не будет достигнуто новое равновесие двух сил. Канал L предназначен для удаления жидкости, оказавшейся в результате утечек в камере, где находится пружина.

 

Рис. 10.12. Схема, иллюстрирующая применение редукционного клапана

 

 

Рис. 10.13. Редукцинный клапан в двухконтурной схеме

 

Рис. 10.14. Конструктивная схема редукционного клапанаи его условное обозначение

1 – золотник; 2 – дросселирующая щель; 3 – канал обратной связи

 

В случае падения давления на выходе А давление обратной связи упадет и сила пружины превысит усилие приложенное к торцу золотника. Он начнет перемещаться влево, увеличивая проходное сечение для движения жидкости из линии Р к выходу А и уменьшая потери давления напроходном сечении. Давление на выходе начнет нарастать до тех пор, пока снова не установится равновесие ранее рассмотренных сил. Если золотник полностью закроет проход жидкости, то в этом случае на входе Р действует давление, задаваемое переливным золотником, а на выходе А сохраниться то давление, на которое был настроен редукционный клапан.

Рис. 10.15. Схема, иллюстрирующая нештатную работу редукционного клапана

 

При использовании двухлинейного редукционного клапанана может иметь место ситуация, когда его пружина будет сжата до касания всех витков, что недопустимо. Обратимся к гидравлической схеме на рис. 10.15. В случае если прокатываемый лист будет толще, чем требует техпроцес (оператор не доглядел), давление на выходе А может стать таким, что создаст выше описанную ситуацию.

Для исключения таких ситуаций возможны следующие решеия:

· комбинация двухлинейного редукционного клапана и напорного клапана (рис. 10.16);

· применение трехлинейного редукционного клапана.

В первом случае напорный клапан может быть настроен поразному:

· на давление превышающее значение, на которое настроен редукционный клапан;

· на давление равное тому, на которое настроен редукционный клапан;

· на давление меньшее, чем давление настройки редукционного клапана.

 

Рис. 10.16. Защита двухлинейного редукционного клапана от перегрузки

 

Для каждого из этих вариантов характеристика редукционного клапана будет индивидуальной.