4.7.1 Напірні гідроклапани

Напірні гідроклапани призначені для обмеження тиску в потоках робочої рідини, що підводяться до них. Вони служать як запобіжні гідроклапани гідро­системи від тиску, що перевищує встановлене.

Залежно від умов напірні гідроклапани працюють постійно або епізодично – лише у момент різкого підвищення тиску в гідросистемі.

При постійній роботі напірні гідроклапани перепус­кають робочу рідину на злив, підтримуючи тим самим постійний тиск в гідросистемі, і називаються переливними.

При епізодичній роботі напірні гідроклапани спрацьовують лише при різкому збільшенні тиску в гідросистемі і тому є як би аварійним пристроєм і називаються запобіжними гідроклапанами.

Клапанний гідроапарат має запірно-регулюючий елемент у вигляді клапана. По конструкції запірно-регулюючого елементу клапанні гідроапарати діляться на кулькові, конічні і золотникові.

Принципова схема пристрою кулькового і конічного напірних гідроклапанів наведена на рис. 4.8, а і б.

Кульковий гідроклапан має корпус 6, кульку 5, пру­жину 4, регулювальний гвинт 3, підвідний отвір 1, відвідний отвір 2, сідло клапана 7. Пружина гідроклапана 4 відрегульована за допомогою гвинта 3 на необхідний тиск. Як тільки тиск в гідросистемі виявиться вищим заданого, кулька 5 підніметься вгору, стискуватиме пружину 4 і рідина через отвір 1 в сідлі клапана і отвір 2 скидається в зливну лінію. При зменшенні робочого тиску в гідро­системі пружина 4 притискує кульку 5 до сідла 7 і знову відновиться заданий тиск.

Кулькові клапанні гідроапарати мають простий пристрій, мало чутливі до забруднення і тому отримали значне поширення в гідроприводах для невеликих тисків, малих витрат і в гідросистемах, де гідроклапан рідко спрацьовує. Для великих тисків роз­міри пружини можуть бути дуже великі. Тому для великих тисків і витрат кулькові гідроапарати вживаються в комбінації з клапанами конусного типа (рис. 4.8, в).

Рисунок 4.8 – Принципова схема кулькового і конічного напірних гідроклапанів

Принцип роботи такого гідроапарата полягає в наступному. Рідина під тиском поступає через трубопровід що підводить, 1 в порожнину 10. У плунжері 9 є жіклерний отвір 3, що сполучає порожнину 10 з камерою 4. Клапан 2 під дією тиску рідини і пружини 5 притискається до сідла 11 і перекриває зливний отвір 12. Якщо в камері 4 тиск рідини виявиться вищим допустимого, то клапан (кулька) 8 підніметься вгору і стискуватиме пружину 6, тоді рідина з камери 4 піде через отвір 7 на злив, тиск в камері 4 зменшиться, клапан 2 зміститься вліво і рідина з трубопроводу 1 почне перетікати в зливний отвір 12. Якщо тиск в трубопроводі 1 і в камері 4 виявиться недостатнім, щоб утримати в піднесеному стані кульковий клапан 8, то тоді зусиллям пружини 6, кулька 8 знову притиснеться до свого сідла і рідина піде при заданому тиску через зливний отвір 12.

Одним з конструктивних недоліків гідроапаратів кулькового типу є вібрація кульки, що викликається гідродинамічними силами, а також пульсацією подачі рідини насосом. У результаті вібрації сідло клапана піддається ударам, від чого воно швидко зношується. Для зменшення сили ударів і частоти коливань клапана застосовують спеціальні гідравлічні демпферні пристрої. Демпферний пристрій має камеру, плунжер, калібрований отвір діаметром 0,8...1 мм. При відкриванні клапана плунжер піднімається: вгору і витісняє рідина з камери через отвір і на злив.

При проходженні рідини через отвір створюється гідравлічний опір, який пропорційно швидкості руху плунжера, що зменшує частоту коливань і силу удару запірно-регулюючого елемента (кульки або конуса) гідроапарата і різко знижить вібрацію.

Напірні гідроклапани використовують як переливні для підтримки в гідросистемі постійного тиску, а також для дистанційного розвантаження гідросистеми або її окремих ділянок від тиску. Вони можуть бути застосовані як підпірні гідроклапани для створення протитиску, а також для забезпечення необхідної послідовності включення в роботу виконавчих органів гідроприводу.

На рис. 4.9 показаний напірний гідроклапан з переливним золотником типу Г52. Пропускна здатність таких гідроклапанів становить від 18 л/хв (Г52-12) до 560 л/хв (Г52-19). Зазначені гідроклапани розраховані на максимальний робочий тиск до 5 МПа і мінімальний не менше 0,3 МПа.

Напірний гідроклапан з переливним золотником типу Г52-1 застосовують у разі необхідності запобігання гідросистеми від перевантаження, а також для підтримки в гідросистемі постійного тиску. Тут постійний тиск забезпечується кульковим клапаном і переливним золотником. Гідроклапан працює таким чином. Рідина від насоса надходить у порожнину 9, з’єднану з порожнинами 11, 10 і 14, тоді тиск на переливному золотнику 3 зрівнозважується і пружина 4 притискає золотник до корпуса 2.

На кульку 7 діють з одного боку тиск, що знаходиться в порожнині 9, з іншого – зусилля пружини 8. Якщо тиск в порожнині 9 більше, ніж зусилля, на яке настроєна пружина, то кулька підніметься догори від сідла 5 і рідина з порожнини 9 через клапан і отвори в кришці 6 і корпусі 2 піде в порожнину зливу 13 і в бак. Пружину 8 називають регулювальної, так як при її допомозі налаштовується гідроклапан з переливним золотником на необхідний тиск. Порожнина 9 поповнюється рідиною з порожнини 14 через демпфер 1, в зв’язку з чим створюється перепад тиску між порожнинами 9 і 14. З підвищенням тиску в порожнині 11 збільшуються сили, що діють на золотник знизу вгору, тому золотник підводиться і з’єднує порожнини 11 і 14, а це зменшує тиск в порожнині 11, на якe настроєна пружина 8. Отже, при русі рідини з порожнини 11 в порожнину 14 створюється постійний тиск.

Рисунок 4.9 – Напірний гідроклапан з переливним золотником типу Г52

Якщо тиск в порожнині 11 буде нижче, ніж тиск, що створюється пружиною, то кулька притискається до сідла 5, потік рідини з порожнини 9 в бак припиниться і в порожнинах 9, 10, 14 тиск вирівняється. Пружина 4 пересуне золотник вниз і від’єднає порожнину 11 від порожнини 12.

Робота гідроклапана відбувається без шуму і вібрації завдяки демпфера 1. Ступенева форма золотника 3 підвищує чутливість клапана.

Напірні гідроклапанами типу Г52-1 випускають для витрат 18; 35; 70; 140; 280 і 560 л/хв і мають відповідно позначення Г52-12 (різьбового приєднання), Г52-13, Г52-14, Г52-16; Г52-17 і ПГ52-19 (стикового приєднання).

Напірні гідроклапани з витратою до 150 л/хв розраховані на тиск до 50∙10⁵ Н/м², а з витратою 280 і 560 л/хв розраховані на тиск 80∙10⁵ Н/м².