6.2. Регулирующие гидроклапаны
Гидроклапан – это гидроаппарат, в котором величина открытия рабочего проходного сечения (положение запорно-регулирующего элемента) изменяется от воздействия потока рабочей жидкости, проходящего через гидроаппарат.
Существуют как регулирующие, так и направляющие гидроклапаны.
К регулирующим гидроклапанам относятся гидроклапаны давления, а именно: гидроклапаны напорные и редукционные, а также гидроклапаны разности и соотношения давлений.
Гидроклапаном давления называется регулирующий гидроклапан, предназначенный для регулирования давления в потоке рабочей жидкости.
По характеру воздействия потока рабочей жидкости на запорно-регулирующий элемент клапана различают гидроклапаны давления прямого и непрямого действия.
В гидроклапанах прямого действия проходное сечение изменяется в результате непосредственного воздействия контролируемого потока рабочей жидкости на запорно- регулирующий элемент клапана.
Гидроклапаны непрямого действия представляют собой совокупность, как правило, двух клапанов: основного и вспомогательного, причем величина открытия рабочего проходного сечения основного клапана изменяется в результате воздействия потока рабочей жидкости на запорно- регулирующий элемент вспомогательного клапана.
Напорным гидроклапаном называется гидроклапан давления, предназначенный для ограничения давления в подводимом потоке рабочей жидкости.
К напорным гидроклапанам относятся предохранительный и переливной гидроклапаны.
Предохранительным гидроклапаном называется напорный гидроклапан, предназначенный для предохранения элементов гидросистемы от давления, превышающего допустимое. Предохранительные гидроклапаны используются во всех объемных гидроприводах и устанавливаются, как правило, в непосредственной близости у насоса, а также в местах, где по условиям работы гидросистемы возможно возникновение опасных по величине давлений. Как правило, для предохранительного гидроклапана характерен эпизодический режим работы.
На рис. 6.3 приведена конструкция предохранительного клапана прямого действия.
Рис. 6.3. Предохранительный клапан прямого действия
В данном случае используется конусный запорно- регулирующий элемент 2, прижимающийся к седлу в корпусе 1 пружиной 3. Давление срабатывания предохранительного гидроклапана pк можно отрегулировать при помощи регулировочного винта 4 за счет изменения силы предварительного поджатия пружины 3.
Переливной – это напорный гидроклапан, предназначенный для поддержания заданного уровня давления на входе в клапан с заданной точностью путем непрерывного слива части потока рабочей жидкости.
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. 6.4 приведена конструктивная схема переливного клапана прямого действия с золотниковым запорно-регулирующим элементом.
Рис. 6.4. Переливной клапан прямого действия
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.
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.
К основным параметрам напорных клапанов (ГОСТ 16517-82) относятся условный проход Dy; номинальное давление pном; диапазон регулирования давления; максимальные внутренние утечки жидкости (для предохранительных клапанов); масса (без рабочей жидкости); зависимость регулируемого давления от расхода, сливающегося через клапан.
Редукционным (рис. 6.5 и 6.6) 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.
Редукционный клапан прямого действия (см. рис. 6.6) 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 напорных гидроклапанов редукционный клапан нормально открыт, т.е. при выключенной гидросистеме запорно- регулирующий элемент клапана пружиной полностью открыва-
Рис. 6.5. Конструктивные схемы редукционных клапанов
Рис. 6.6. Конструктивная схема редукционного клапана
прямого действия
ется. Это обстоятельство отражено в условном обозначении редукционного клапана 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 р1, действующие на запорно-регулирующий 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.
При наличии жестких требований по точности поддержания величины редуцируемого давления рекомендуется использовать редукционный клапан непрямого действия (рис. 6.7 и 6.8).
Рис. 6.7. Схема редукционного клапана непрямого действия
Рис. 6.8. Клапан редукционный непрямого действия
К основным параметрам редукционных клапанов (ГОСТ 16517-82) относятся условный проход Dy; номинальное рабочее давление pном; рабочий диапазон регулирования редуцируемого давления; масса (без рабочей жидкости); зависимость редуцируемого давления от расхода через клапан, рабочий диапазон расходов через клапан.
Гидроклапан разности (перепада) давлений – это гидроклапан давления, предназначенный для поддержания заданной разности давлений в подводимом и отводимом потоках рабочей жидкости или в одном из этих потоков и постороннем потоке.
Схема гидроклапана разности давлений, предназначенного для поддержания заданной разности давлений в подводимом и отводимом потоках рабочей жидкости, приведена на рис. 6.9.
Рис. 6.9. Гидроклапан разности (перепада) давлений
В его корпусе 1 размещены золотниковый запорно-регулирующий элемент 2 и пружина 3. Торцевые полости золотника соединены каналами с подводимым и отводимым потоками рабочей жидкости.
К основным параметрам клапанов разности давлений (ГОСТ 16517-82) относятся: условный проход Dy; максимальное рабочее давление pном; рабочий диапазон регулирования разности давлений; масса (без рабочей жидкости); зависимость разности давлений от расхода, рабочий диапазон расходов через клапан.
Гидроклапан соотношения давлений – это гидроклапан давления, предназначенный для поддержания заданного соотношения давлений в подводимом и отводимом потоках рабочей жидкости или в одном из этих потоков и постороннем потоке.
На рис. 6.10 и 6.11 приведены варианты конструктивных схем гидроклапана соотношения давлений, предназначенного для поддержания заданного соотношения давлений в подводимом и отводимом потоках рабочей жидкости.
Рис. 6.10. Схемы гидроклапанов соотношения давлений
В обоих случаях он включает в себя золотниковый запорно-регулирующий элемент 2 с разной эффективной площадью сечения золотника. Последнее достигается разными способами: либо за счет использования ступенчатого золотника (рис. 6. 10), либо за счет установки дополнительного
Рис. 6.11. Клапаны давления типа Г-66
плунжера-толкателя 1. С технологической точки зрения второй вариант считается предпочтительным. С помощью каналов, выполненных в корпусе 3, торцевые полости запорно-регулирующего элемента 2 соединены с подводимым и отводимым потоками рабочей жидкости.
Изменение давления в одном из потоков приводит к перемещению запорно-регулирующего элемента 2 (см. рис. 6.10), и соотношение давлений восстанавливается. Соотношение давлений обратно пропорционально отношению эффективных площадей запорно-регулирующего элемента 2.
К основным параметрам клапанов соотношения давлений (ГОСТ 16517-82) относятся: условный проход Dy, максимальное рабочее давление pном, величина поддерживаемого соотношения давлений, масса (без рабочей жидкости), рабочий диапазон расходов через клапан.