Для чего нужен разгрузочный клапан в гидравлике

Источник: Гидрофицированная крепь очистных выработок. Под общей редакцией проф., докт. техн. наук В. Н. Хорина. М., «Недра», 1973г. , стр. 212-214.

РАЗГРУЗОЧНЫЕ КЛАПАНЫ (ГИДРОЗАМКИ)

Основными функциями стоечного разгрузочного клапана явля­ются:

пропуск рабочей жидкости в поршневую полость гидростойки при ее распоре;

герметичное отсечение после распора поршневой полости гидро­стойки от питающей ее гидромагистрали;

разгрузка гидростойки (соединение поршневой полости гидро­стойки со сливом) для вывода ее из-под горного давления.

По своей сути стоечный разгрузочный клапан является управляе­мым обратным клапаном, или, как его иногда называют, гидрозам­ком.

Основные технические требования к разгрузочным клапанам сле­дующие:

длительная абсолютная герметичность клапана при давлении рабочей жидкости в поршневой полости гидростойки от давления начального распора р_н,р до давления срабатывания предохранитель­ного клапана р_п.к;

надежная разгрузка стойки из-под горного давления;

высокая степень надежности в эксплуатации и достаточная долго­вечность, позволяющая без замены разгрузочного клапана отрабо­тать крепи выемочное поле протяженностью не менее 800 м;

разгрузочный клапан должен быть легко доступным для его замены в шахтных условиях. Разгрузочный клапан должен иметь унифицированную патронную конструкцию и монтироваться в сборе в стандартном гнезде.

Наиболее распространенная конструкция разгрузочного кла­пана типа ЭКОР, серийно изготовляемого ленинградским заводом «Пневматика», приведена на рис. 103.

Рис. 103. Разгрузочный клапан ЭКОР

В корпусе 1 смонтировано пластмассовое седло 2 с шариковым клапаном 3, поджимаемым к седлу пружиной 4 через стержень 5. При подаче жидкости в канал 6 шариковый клапан под действием давления жидкости отжимается, и через отверстия 7 рабочая жид­кость под давлением поступает в поршневую полость стойки.

При прекращении подачи рабочей жидкости шариковый клапан 3 автоматически закрывается, отсекая поршневую полость гидростой­ки от магистрали.

Рис. 104. Разгрузочный клапан конструкции Гипроуглемаша

Для разгрузки гидростойки и вывода ее из-под горного давления в разгрузочном клапане имеется поршень 8 с уплотнительным коль­цом 9 и хвостовиком 10.

При подаче рабочей жидкости под давлением в отверстие 11 пор­шень 8 перемещается и своим хвостовиком 10 принудительно откры­вает шариковый клапан 3 — происходит разгрузка гидростойки, так как при этом ее поршневая полость соединяется со сливной маги­стралью.

Существенными недостатками данной конструкции разгрузоч­ного клапана являются малая его надежность и незначительный ресурс. В процессе разгрузки происходит эрозионное разрушение пластмассового седла 2 и нарушается герметичность разгрузочного клапана.

С целью устранения этого недостатка Гипроуглемашем разрабо­тана новая конструкция унифицированного разгрузочного клапана, обладающая, по предварительным данным, значительно большими надежностью и ресурсом (в 4—5 раз большим, чем у разгрузочного клапана ЭКОР). Разгрузочный клапан (рис. 104) состоит из корпуса 1, в котором перемещается золотник 2 с уплотнительным кольцом 3 и подкладным уплотнительным кольцом 4.

На хвостовике золотника 2 сидит стакан 5, поджимаемый к торцу корпуса 1 пружиной 6. В свою очередь, золотник 2 прижимается к поршню 7 пружиной 8.

При подаче рабочей жидкости под давлением в полость 9 золот­ник перемещается, при этом его уплотнительные кольца 3 и 4 входят в стакан 5 и он вместе с золотником приподнимается, обеспечивая проход жидкости по клапанам 10 в полость 11 и далее в поршневую полость гидростойки.

Читайте также: Обратный клапан топливного фильтра форд галакси

При прекращении подачи рабочей жидкости золотник 2 дейст­вием пружин 6 и 8 возвращается в исходное положение, отсекая своими уплотнительными кольцами 3 и 4 поршневую полость гидро­стойки от магистрали.

Для разгрузки гидростойки рабочая жидкость под давлением действует на торец поршня 7 с уплотнительным кольцом 12, который принудительно перемещает золотник 2, соединяя поршневую полость гидростойки со сливной магистралью.

С 1974 г. намечается освоение серийного производства описан­ной конструкции унифицированного разгрузочного клапана взамен типа ЭКОР.

Предохранительные клапаны

Предохранительные клапаны обычно устанавливаются в напорную линию параллельно. В случае достижения давления настройки предохранительный клапан открывается и пропуская поток (или часть потока) из напорной линии в сливную.

Принцип работы предохранительного клапана

На рисунке показан предохранительный клапан седельного типа.

Основными элементами предохранительного клапана являются:

1. корпус;
2. пружина;
3. запорно-регулирующий элемент;
4. седло.

В исходом состоянии усилие Fпр пружины 2 прижимает запорно-регулирующий элемент (конус) 3 к седлу 4. Напорная линия отделена от сливной.

В случае если сила Fг давления потока на запорно-регулирующий элемент превысит силу Fпр, конус сместится вверх, пропуская поток из напорной линии в сливную.

При отсутствии давления в линии слива величина усилия Fг определяется по формуле:

Где А — площадь уплотняемой поверхности.

Регулировка давления настройки предохранительного клапана осуществляется путем изменения предварительного поджатия пружины.

Предохранительные клапаны прямого действия

В клапанах прямого действия на запорно-регулирующий элемент с одной стороны действует усилие пружины, с противоположной — сила давления жидкости.

Пружину в таких клапанах называют силовой, т.к. именно она оказывает силовое воздействие, удерживающее запорно-регулирующий элемент до момента открытия.

Предохранительный клапан седельного типа, рассмотренный ранее, является примером клапана прямого действия. К этому же типу относят клапаны золотникового типа.

В исходном состоянии золотник 3, установленный в корпусе 1, перекрывает каналы в напорной и сливной линиях. При увеличении силы давления до величины превышающей усилие пружины 2, золотник будет перемещаться вверх, открывая канал для прохода потока из напорной линии в сливную.

Характеристика клапана прямого действия

Характеристика предохранительного клапана прямого действия имеет достаточно большой подъем.

Клапаны прямого действия склонны к автоколебаниям. При больших расходах и высоких давлениях размеры пружины должны быть очень большими.

Устройство демпфирования

На работу предохранительного клапана влияют не только статические, но и динамические нагрузки.

Для снижения негативного влияния автоколебаний подпружиненного запорно-регулирующего элемента в предохранительных клапанах прямого действия используют устройства демпфирования.

Наиболее распространенным устройством демпфирования является — демпфирующий поршень, который жестко связан с запорно-регулирующим элементом.

Для демпфирования в поршне может быть выполнен узкий канал или снята лыска, как в примере показанном на рисунке.

Во время движения поршня жидкость движется в малом зазоре. При этом возникает демпфирующее усилие направленное в сторону противоположную движению поршня.

В конструкции большинства современных гидравлических предохранительных клапанов прямого действия присутствует демпфирующий поршень.

Предохранительные клапаны непрямого действия

При увеличении расхода через предохранительный клапан необходимо увеличивать и диаметры подводных каналов и запорно-регулирующего элемента. Вследствие увеличения площади уплотняемой поверхности потребуется и увеличение усилия поджатия пружины, а значит и увеличение самой пружины.

Читайте также: Как натянуть ремень генератора ваз 2110 8 клапанов инжектор правильно

Для обеспечения относительно небольших габаритов клапана при больших значениях расхода используют предохранительные клапаны непрямого действия, состоящие из основного и управляющего клапана.

Клапан управления представляет собой классический предохранительный клапан прямого действия. Этот клапан способен пропустить лишь небольшой расход. Однако при его открытии за счет возникшего перепада давления на постоянном дросселе 6 запорно-регулирующий элемент 5 переместится вверх соединив напорную линию со сливом.

Пружина 4 в этом клапане мягкая, она предназначена для возвращения запорно-регулирующего элемента в исходное состояние.

Настройка клапана осуществляется регулировочным винтом 1, который позволяет изменить предварительное поджатие силовой пружины 2.

Характеристика клапана непрямого действия

Характеристика предохранительного клапана непрямого действия более пологая, клапан этой конструкции имеет меньшие габариты, чем аналогичный клапан прямого действия.

Статьи по ремонту

ГИДРОКЛАПАНЫ: НАЗНАЧЕНИЕ И ВИДЫ

Гидроклапаны – это специальные устройства, применяемые для регулирования направления и величины давления жидкости, уменьшения нагрузки на насос.

Достигается это путем изменения положения запорно-регулирующего механизма. Клапан способен полностью закрывать либо открывать сечение, меняя траекторию потока.

Если происходит частичное перекрытие, то траектория потока остается прежней, однако меняется давление и количество проходящей жидкости.

Разновидности гидравлических клапанов

По своему функциональному предназначению клапаны делятся на регулирующие и направляющие. Среди направляющих выделяют:

Жидкость по нему протекает по одной траектории. Устройство дает минимальный уровень сопротивляемости потоку жидкости в необходимом русле и герметичность по выходной траектории.

Существует частная разновидность такого вида клапана под названием гидрозамок. Жидкость протекает по нему по одной траектории, если отсутствует направленное воздействие, и по обеим траекториям, если оно есть. Существуют также и двухсторонние гидрозамки.

Данное устройство срабатывает при достижении заданного давления в конкретном месте потока.

Это гидроклапан, в ходе действия которого поток жидкости запускается или останавливается через конкретный отрезок времени.

Такие устройства призваны обеспечить заданную временную выдержку между несколькими повторами активной работы механизмов аппарата.

Среди регулирующих клапанов выделяют:

Он не позволяет достигнуть критического давления в гидропроводе. Подобные запчасти используются в большинстве объемных гидропроводов, их устанавливают близко к насосу либо в отдельных местах гидравлической системы, которые потенциально подвержены высокому давлению.

Клапан функционирует в периодическом режиме. Главный нюанс, на который стоит обращать внимание при покупке предохранительного клапана – надежность, чтобы он смог сработать в нужный момент.

Поскольку возникает необходимость исключения случайного замыкания запорно-регулирующей конструкции, такие гидравлические клапаны оснащены шариковым или конусным запорно-регулирующим механизмом.

Основное предназначение – сохранение необходимого напора на входе в клапан. Это достигается благодаря систематическому частичному сливу потока жидкости. Таким образом, данные устройства функционируют бесперебойно.

Клапан сохраняет необходимый уровень напора в реверсивном течении жидкости. Он все время полностью открыт, т.е. при отключенной гидросистеме запорно-регулирующий аппарат открывается пружиной.

Сохраняет необходимую разницу исходящего и входящего напора.

Клапан соотношения давлений.

Сохраняет требуемую пропорцию между входящим и исходящим напором.

Читайте также: Клапан с пневмоприводом одностороннего действия это

Данный тип клапана устанавливает конкретные рамки на величину напора во входящем потоке жидкости. Предохранительный и переливной являются частными разновидностями напорных клапанов.

Еще один распространенный критерий классификации – механизм срабатывания запорно-регулирующего аппарата. Исходя из данного критерия, существуют клапаны:

В ходе действия управляемого потока жидкости на запорно-регулирующий механизм меняется ширина проходного сечения. В итоге клапан включается в работу посредством оказываемого жидкостью напора.

В основе механизма лежат два клапана – главный и дополнительный. При этом, когда рабочая жидкость воздействует на запорно-регулирующий механизм дополнительного клапана, меняется ширина открытия проходного сечения главного.

То есть, клапан срабатывает благодаря оказываемому жидкостью напору на промежуточный элемент.

Назначение и сфера применения гидроклапанов

Гидравлические клапаны используются для разнообразных целей в зависимости от их функционального предназначения – предохранительные, переливные, последовательные, напорные и т.д.

Гидролинии соединяются посредством установки пробок в конкретные клапаны, что и обеспечивает его работу по необходимой схеме.

В таблице ниже приведены основные способы использования некоторых видов клапанов.

Гидросистемы и стационарные установки. Контролирует уровень давления и поддерживает его в заданном интервале, защищает систему от чрезмерных нагрузок.

Гидросистемы гидропроводов оборудования и стационарные установки. Является автоматическим пневмо – или гидродросселем. Сохранят напор в обозначенном интервале на выходе, регулирует пониженное давление.

Трубопроводы, насосы, емкости, где может возникнуть высокое внутреннее давление. Защищает от утечки жидкости из трубопровода при поломке.

Как устроены гидроклапаны и механизм их действия

Гидроклапан состоит из таких элементов как:

золотник (размещен в корпусе);

пружина (она поджимает золотник с торца);

винт (регулирует сопротивляемость пружины);

Если золотник имеет нижнее положение в нормальном состоянии, то полости разъединены. Это достигается за счет того, что напор жидкости на торец золотника в одной полости не превосходит сопротивление контролируемой пружины и напор жидкости на верхний торец золотника в другой.

Если же напор превышен, золотник смещается наверх, после чего подвод соединяется с отводом.

Данная схема функционирования гидроклапана носит обобщенный характер. В соответствии с выбранным методом соединения каналов регулировки с главными линиями (или их независимого использования), можно применять 4 разных метода подсоединения устройства, которые имеют разное функциональное предназначение.

Клапаны, предназначенные для установки в системах с большим напором жидкости, устроены немного по-другому. Они оснащены корпусом с поршневым механизмом, коническим главным и вспомогательным вентилями, служащими для координации спиралевидного механизма, шарика и винта.

Гидроклапан (гидравлический клапан) — это гидроаппарат, предназначенный для регулировки параметров потока жидкости за счет изменения положения запорно-регулирующего элемента под воздействием потока жидкости.

Различают гидроклапаны регулирующие, которые осуществляют регулирование давления рабочей жидкости и гидроклапаны направляющие, которые пропускают или останавливают поток рабочей жидкости при достижении параметрами потока заданных настройками клапана значений.

Гидроклапаны так же различаются по принципу срабатывания запорно-регулирующего элемента:

• прямого действия, срабатывающие непосредственно под воздействием рабочей жидкости.
• непрямого действия, срабатывающие посредством промежуточного регулирующего элемента.

У клапанов прямого и непрямого действия время срабатывания несколько отличается — у клапана непрямого действия время срабатывания больше, чем у клапана прямого действия.