33. Otsejuhtimise - ja eelhäälestusega kaitseklapid.

Vastavalt süsteemi mahukusele, keerukusele ja otstarbele kasutatakse erinevat tüüpi kaitseklappe, mis võib jagada kahte gruppi:

• otsejuhtimisega (otsetoimega) kaitseklappideks (joonis 1.35)

• eelhäälestusega (kaudsetoimega) kaitseklappideks (joonis 1.36)

1. Klapi kere

2. Sissekeeeratav patrunklapp

3. Klapi vedru

4. Häälestuskruvi

5. Demferkolviga sulgur

6. Sulguri tihendpesa.

7. Sulgurklapi juhik

8. Vedru profileeritud tugiseib

Joonis 1.35 Otsetoimega kaitseklapi ehitus

Otsejuhtimisega klapis mõjub süsteemi rõhk (P) vahetult sulgurile (5) . Vedru (3) surub sulguri vastu karastatud tihendpesa (6). Vedru survet on võimalik sujuvalt reguleerida häälestuskruviga (4). Kui rõhk süsteemis ületab reguleerimisvedru surve, avaneb klapp ja osa vedelikku süsteemis läheb tagasivoolu (T), rõhk süsteemis langeb järsult. Sulguri käiku piirab ja summutab juhikuga varustad demferkolb ( 7). Suurema läbivoolu korral kompenseerib rõhu impulssjõu spetsiaalselt profileeritud tugiseib (8).

Vedeliku suure ülevoolu hulga korral otsetoimega klappide kasutamist piirab sellega kaasnev survevedru suur läbimõõt, sest läbivoolu ristlõige ja vedru nõutud jõud kasvab proportsionaalselt diameetri ruuduga. See võib häirida süsteemi rõhu stabiliseerumise režiimi p= const. Rõhu järsu languse vähendamiseks tuleks vähendada vedru jäikust vedru diameetri suurendamisega, mis suurendaks kaitseklapi mõõtmeid läbimõõdu ruut korda. Seepärast kasutatakse eelhäälestusega kaudse toimega kaitseklappe (joonis 1.36).

1. Põhiklapp

2. Eelhäälestusklapp (pilootklapp)

3. Servosilindri rõhukamber

4. Drosselkanaliga servokolb

5. Põhiklapi sulgur

6. Põhiklapi survevedru

7. Eelhäälestusklapi kuulklapp

8. Eelhäälestusklapi survevedru

9. Eelhäälestusklapi reguleerkruvi

Joonis 1.36 Eelhäälestusega kaitseklapp

Eelhäälestusega klapp (joonis 1.36) koosneb kahest osast - põhiklapist (1) koonussulguriga(5) ja eelhäälestusega e. pilootklapist (2) kuulklapist sulguriga (7). Põhiklapis on rõhukambriga servosilinder (3), milles asub drosselkanaliga (4) servokolb ja sellega ühendatud põhisulgur (5).

Maksimaalne lubatud rõhk süsteemis on häälestatud sulguri (5) survevedruga (6). Seni kuni rõhk survepoolel kolvi all ja rõhukambris (3) kolvi peal on tasakaalus, sulgur (5) ja kuulklapp (7) on suletud, süsteemist aravoolu ei toimu. Rõhu tõusuga süsteemis klapi survepoolel ja drosselkanaliga (4) ühendatud rõhukambris (3) lubatust kõrgemaks avaneb algul kuulklapp (7), avades äravoolu rõhukambrist. Rõhk rõhukambris väheneb. Kui esalgsest äravoolust läbi pilootklapi rõhkude tasakaalustamiseks piisab, siis põhisulgur ei avane või avaneb väga vähe. Rõhuvahe suurenemisel servokolvi peal ja all liigub kolb üles avades sulguri (5) kaudu äravoolu paaki. Äravoolu protsess toimub kuni tasakaal servokolvi all ja peal läbi drosselkanali (4) taastub. Põhiklapi sulgurvedru sulgeb klapp kiiresti. Eelhäälestusega kaitseklapid on suure läbilaskevõimega ja töötavad sujuvalt.

Kaitseklapi valik töökarakteristika järgi.

Kaitseklapi tööd hinnatakse järgmiste kriteeriumite alusel:

• rõhu muutuse ja äravoolu hulga karakteristika (p – Q)

• dünaamilise karakteristika piirväärtus

• voolu dünaamiline karakteristika

Rõhu muutus (p) süsteemis on seotud äravooluhulga (Q) läbi kaitseklapi, mis antakse karakteristikaga p – Q.

Rõhku süsteemis , mille juures klapp hakkab avanema nimetatakse kaitseklapi avanemisrõhuks p₀, rõhku süsteemis klapi sulgumise hetkel nimetatakse sulgumisrõhuks (p_s). Sulgumisrõhk on alati väiksem avanemisrõhust. Rõhk p_E on muutuv rõhk avanemisel sulgumisel (joonis 1.37).

Klapi avanemis- ja sulgumisrõhu vahe, mida nimetatakse rõhu hüstereesiks ehk mahajäämiseks selle tekitajast (Δp = p₀ – p_s) oleneb klapi ehitusest, mehaanilistest-hüdraulilistest takistusest, vedeliku viskoossusest , puhtusest ja ülevoolu hulgast klapi lahtioleku ajal. Otsejuhtimisklappidel hüsterees (hilinemine) on tunduvalt suurem võrreldes eelhäälestusklappidega , seda eriti väikeste vooluhulkade korral.

1. b.

Joonis 1.37 Kaitseklapi töökarakteristik

Klapitöö stabiilsus oleneb hüstereesi suurusest , mida väiksem on hüsterees, seda suurem on stabiilsus. Praktikas püütakse kaitseklapi hüstereesi rõhku vähendada klapi pesa tugipinna ja liikuvate detailide hõõrdejõudude vähendamisega.

Suur rõhu kõikumine süsteemis mõjub negatiivselt süsteemi tööle (ebastabiilne rõhk; löökmuljumised klapile ja klapi pesale). Selle osaliseks vältimiseks tuleks otsetoimega kaitseklapil vähendada vedru jäikust (F₀), millega väheneks ∆p ja p_s . mis aga suurendaks kaitseklapi mõõtmeid.

Seega oleks ideaalne kaitseklapi töö, mis hoiaks tema avanemisel süsteemis muutuseta rõhu (p = const. = P_E). Ligilähedase sarnase karakteristiku võib saavutada kaudse toimega kaitseklappide kasutamisel (joonis 2.37 b. kõver p_E6)

Kaitseklapi dünaamiline karakteristika iseloomustab tema võimet reageerida vooluhulga ja rõhu muutustele süsteemis.

Kaitseklapp peab muutuvale rõhule reageerima kiiresti, samal ajal sulguma pehmelt, võimalikult ilma järelavanemiseta . Lühikese aja jooksul saavutama nõutud häälestusrõhk süsteemis.

Kaitseklapi dünaamilist käitumist võib hinnata ajaliselt ülemineku protsessina (joonis 1.38) karakteristikul p – t (rõhk – aeg)

Joonis 1.38 Ülemineku protsessi dünaamika

Üleminekuprotsessi iseloomustavad järgmised näitajad:

• t_A – aeg rõhu tõusu algusest klapi avanemise alguseni

• t_E – ülemineku aeg protsessi algusest rõhuni, mis edasise protsessi käigus ei ületa lubatud piirriba

• V_m – protsessi suurim rõhu impulss peale esimest üleminekut häälestusrõhust (p_E1)

• p_E1max – tipprõhk , p_E1max = V_m / p_E1×100 (%).

Klapi korduv järelavamine kutsub esile klapi vibratsiooni, klapi ja klapipesa muljumise või isegi vedru purunemise. Selle vältimiseks kasutatakse kaitseklappides mitmesuguseid summutusseadmeid (demfereid).

Summutusseadmetena kasutatakse reeglina erinevaid drosseleerivaid elemente , mis tekitavad klapi sulgemisel võnkesummutamise efekti.

Kaitseklapi tüüp valitakse karakteristikute järgi

Süsteemi kaitseks valitakse kaitseklapp, mille töörõhk (p_E) oleks 15…20 % suurem maksimaalsest süsteemi lubatud töörõhust.

Kaitseklapp häälestatakse avanemisrõhule , mis on ca 15…20% võrra väiksem lubatud rõhust süsteemis.

Otsetoimega kaitseklappe soovitatakse kasutada ainult soovitatud töörõhu ja häälestuse piirkonnas .

Näiteks : Klapp töörõhuga 200 bar. Häälestusrõhk 100 …200 bar.

Klapp töörõhuga 300 bar. Häälestusrõhk 200…300 bar.