Предохранительные клапана. Напорные золотники. Обратные клапаны

Предохранительные клапаны предназначаются для защиты гидросистемы от чрезмерно высоких давлений. В зависимости от условий предохранительный клапан может работать эпизодически или постоянно; в первом случае он выполняет роль аварийного устройства, во втором поддерживает в сети постоянное давление, сбрасывая излишки жидкости в приёмный резервуар (поэтому его называют переливным клапаном).

Открытие и закрытие клапана происходит при разных давлениях в гидросистеме; в момент открытия давление выше, чем в момент закрытия клапана. Разность этих давлений зависит от площади запорной поверхности клапана, жёсткости пружины, сил инерции. Для уменьшения влияния последних на работу клапана его вес стремятся делать минимальным.

Если давление до клапана равно р₁ (рис.104), а в камере клапана – р₂, то расход жидкости через щель, образованную клапаном и седлом, может быть определён по формуле

,

где μ – коэффициент расхода щели, принимаемый обычно

равным 0,62 – 0,70;

Ω – площадь щели, образованной клапаном и седлом, равная πdh;

d – диаметр проходного отверстия седла;

h – величина открытия клапана.

Из формулы (см. выше) следует, что величина открытия клапана зависит от расхода. Если усилие пружины больше силы, с которой жидкость действует на клапан, то последний будет прижат к седлу.

Открытие клапана произойдёт в том случае, когда

где р₁₀ и р₂₀ – давление перед клапаном и за ним в момент его отрыва

от седла.

При открытии клапана жидкость, протекает через образовавшуюся щель, оказывает на него дополнительное давление. В первом приближении можно принять, что по запорной поверхности клапана давление изменяется по линейному закону от р₁ до р₂, а среднее давление равно .

Напорные золотники в гидроприводах применяются для защиты гидросистем от перегрузок, поддержания определённого давления, блокировки системы, предотвращения самопроизвольного опускания поршня и т. п.

На рис. 108 приведены схемы включения напорных золотников в гидросистемы.

На рис. 108, а дана схема включения напорного золотника 1, при которой он выполняет роль подпорного клапана, препятствующего самопроизвольному перемещению поршня 5 силового цилиндра. Последний сможет опустится вниз лишь при давлении в напорной линии 3 достаточном для того, чтобы, подняв плунжер золотника, соединить линию 2 с линей слива. При повороте распределительного устройства жидкость через обратный клапан 4 поступает в нижнюю полость силового цилиндра, минуя напорный золотник 1, а верхняя полость соединяется с линией слива.

На рис. 108, б приведена схема, в соответствии с которой напорный золотник 1 выполняет роль предохранительного клапана. При увеличении давления в левой полости силового цилиндра 2 плунжер напорного золотника перемещается вверх и соединяет напорную линию насоса с линией слива.

Обратными клапанами называются устройства, обеспечивающие односторонний поток жидкости. Такие клапаны должны легко пропускать жидкость в одном направлении и перекрывать трубопровод при изменении направления движения жидкости. Обратные клапаны должны обладать двумя свойствами; герметично перекрывать трубопровод при изменении направления движения жидкости и иметь минимальные гидравлические сопротивления при её прямом направлении.

В гидравлических приводах применяются шариковые и конические обратные клапаны.

Потери напора обратного клапана зависят от его внутренних очертаний. Особенно большое влияние оказывают высота подъёма клапана и диаметр его камеры. Опыты показывают, что для получения минимальных потерь напора высота подъёма клапана должна быть не менее 0,6d, а диаметр камеры клапана D_к>1,8d, где d – диаметр проходного отверстия седла.