Предохранительные клапаны с серводействием

Диаметры затворов клапанов прямого действия при высоких давлениях ограничены величиной 25 мм, поскольку при больших значениях диаметра размеры пружин недопустимо возрастают. Ввиду этого применяют двухступенчатые клапаны (клапаны с серводействием), схема одного из которых приведена, на рис. 3.17.а.

а.) б.)

Рис.3.17. Схема предохранительного клапана с серводействием.

Полость b рабочего давления этого клапана через жиклерное отверстие а соединена с полостью 4, давление в которой, действуя на поршень 1 с конусным затвором, удерживает совместно с пружиной 5 этот затвор в закрытом положении. Клапан будет закрыт до тех пор, пока рабочее давление в полости в не преодолеет действие пружины 2 и не откроет шариковый вспомогательный клапан (рис. 3.80, б). После открытия последнего клапана давление жидкости в полости 4 вследствие сопротивления дроссельного отверстия а упадет по сравнению с давлением в подводящем канале b и затвор 1 приподнимется, а давление в канале в понизится до величины, при которой расход жидкости через шариковый клапан 3 будет равен тому количеству жидкости, которое поступит в полость 4 через дроссельное отверстие а. Регулированием предварительного сжатия пружины 2 шарикового клапана 3 можно изменять настройку основного затвора клапана 1.

Дифференциальные предохранительные клапаны

Для снижения действующих в клапане усилий и размера пружины применяют частично сбалансированные (дифференциальные) клапаны с гидравлическим уравновешиванием части усилия, развиваемого давлением жидкости на затвор. В большинстве конструкций это уравновешивание осуществляется при помощи дополнительного поршня 1, связанного с основным поршнем (затвором) 2 клапана (рис. 3.18).

В этом случае пружина 3 уравновешивает лишь давление жидкости, действующее на разность площадей поршней 2 и 1. В клапане рассмотренной схемы усилие пружины может быть, независимо от величины давления и расхода жидкости, столь малым, насколько это допускает сила трения плунжера. Очевидно, что чрезмерное уменьшение эффективной площади клапана (уменьшение разности площадей) может привести к тому, что доля сил трения в балансе сил, действующих на плунжер, будет настолько велика, что клапан не сможет удовлетворительно выполнять свою функцию из-за большого гистерезиса трения, под которым понимается разница между давлением в начале открытия и в конце закрытия затвора.

Рис.3.18. Схема дифференциального предохранительного клапана

Практика показывает, что для удовлетворительной работы клапана разность площадей, на которую действует давление жидкости (неуравновешенная площадь затвора), должна быть не меньше 0,25 площади основного плунжера (затвора).

Редукционные клапаны постоянного давления

В тех случаях, когда от одного источника питается несколько потребителей с разными рабочими давлениями, применяют редукционные клапаны (редукторы), которые позволяют понижать давление на выходе до требуемой величины и поддерживают его постоянным, независимо от величины давления на входе в клапан. Источник давления (насос) в этом случае рассчитывают на максимальное давление, необходимое для питания какого-либо из потребителей.

Редукционный клапан представляет собой автоматически действующий дроссель, величина сопротивления которого равна в каждый данный момент разности между переменным давлением на входе в редукционный клапан р_вх и постоянным выходным (редуцированным) давлением p_ред.

В простейшем виде редукционный клапан представляет собой устройство (рис. 3.19.а.), плунжер 2 которого с конусной головкой на конце усилием пружины 1 отжимается вправо и открывает проход жидкости от входной линии 3 высокого давления к выходной линии 4 пониженного (редуцированного) давления. После того как давление в линии 4 превысит величину, на которую рассчитана пружина 1, плунжер 2 под действием давления жидкости будет перемещаться влево и частично пли полностью перекроет доступ жидкости в линию пониженного давления.

Поскольку диаметр сечения конуса затвора плоскостью, проходящей по точкам контакта с острыми кромками седла, равен диаметру уравновешивающего плунжера 2, клапан статически уравновешен от сил входного давления жидкости.

Для компенсации влияния возможного колебания давления в сливной магистрали гидросистемы последняя соединена каналом 5 с пружинной камерой редуктора, ввиду чего усилие сливного давления на поршенек 2 плунжера суммируется с усилием пружины 2.

а.) б.)

Рис.3.19. Схема редукционных клапанов постоянного давления.

Для устранения трения и повышения чувствительности при невысоких редуцированных давлениях применяют клапаны, роль поршня в которых выполняют резинотканевая гофрированная или плоская мембрана 2 (рис. 3.19.б.). Жидкость под высоким давлением p_вх подводится к каналу 6 и, пройдя дросселирующую щель, образованную конусным затвором 4 и гнездом клапана, поступает в канал 3 потребителя пониженного (редуцированного) давления Р_ред Пружина 1, как и в рассмотренных выше схемах, стремится открыть клапан, а силы давления жидкости на мембрану и на связанный с ней затвор 4 стремятся его закрыть. Для демпфирования колебаний применен дроссель 5.