Дать основные характеристики предохранительных клапанов непрямого действия (назначение, устройство, принцип действия, способы применения, условное обозначение на схеме, основные параметры).

Гидроклапаны предохранительные

Назначение и область применения

 Гидроклапаны предохранительные предназначены для регулирования  давления  в  гидросистемах,  поддержания  постоянного  установленного  давления,  предохранения  гидравлической  системы  от превышения давления и перегрузки и разгрузки системы от давления с помощью дистанционного управления. Они относятся к двухступенчатым нормально закрытым клапанам и являются гидроаппаратами  непрямого действия со вспомогательным клапаном. В клапанах  прямого  действия  размеры  рабочего  проходного  сечения изменяются в результате непосредственного воздействия на запорно-регулирующий золотник проходящего через него потока рабочей жидкости. В клапанах непрямого действия размеры рабочего проходного сечения изменяются в результате воздействия на основной запорно-регулирующий золотник потока жидкости, сначала поступающего через срабатывающий промежуточный вспомогательный клапан.

Предохранительные  клапаны  ограничивают  повышение  давления  в  системе  сверх  заданного  путем  периодического  или  однократного  отвода  жидкости  в  бак.  Переливные  клапаны  предназначены  для  поддержания  давления  в  системе  путем  непрерывного слива жидкости, например, при дроссельном регулировании расхода и скорости гидродвигателя. Они  применяются в гидросистемах станков и других видах гидрофицированного стационарного оборудования.

Устройство и принцип работы предохранительных клапанов

 Гидроклапан предохранительный может быть трубного или стыкового  монтажа  с  работой  в  автоматическом  режиме,  а  также  с электромагнитной разгрузкой системы (рис. 7). Он состоит из основного  нормально  закрытого  клапана  с  корпусом  1,  в  котором находится  золотник  3,  с  торца  поджатый  к  седлу  2  пружиной  4. Кроме того, имеется вспомогательный клапан с корпусом 5, в котором находится запорный клапан 12, поджатый к седлу 14 пружиной настройки давления 13, усилие которой регулируется винтом 11.

Рис. 7. Конструкция предохранительного гидравлического клапана

с электромагнитным управлением разгрузкой

 Предохранительный  гидравлический  клапан  с  электромагнитным управлением разгрузкой дополнительно имеет распределитель с корпусом 6, в котором находится золотник 8, пружиной 7 поджатый к толкателю 9 электромагнита 10. В гидроклапане имеются полости подвода Р, отвода Т и вспомогательные а и д, а также каналы управления б, в, г, е, ж, x и вспомогательные − слива з, и, к, л. 

Рабочая жидкость подводится в полость Р и по каналам в и б поступает в полость а над верхним торцом золотника 3 и через демпферное отверстие г − в полость д под нижним торцом золотника 3, из которой по каналам е и ж − к запорному клапану 12, настроенному на определенное давление пружиной 14  и регулировочным винтом 11. 

Если давление в гидросистеме не превышает установленное, то запорный клапан 12 прижат к седлу 14 пружиной 13 и поток жидкости  через  каналы  е  и  ж  и  демпферное  отверстие  г  отсутствует.  В связи с этим давление в полостях а, Р и д одинаково и силы давления, действующие на золотник 3, уравновешиваются, а золотник 3 усилием пружины 4 прижат к седлу 2, благодаря чему напорная и сливная магистрали гидросистемы разъединены, так как полости Р и Т перекрыты.

В  случае  повышения  давления  в  гидросистеме  увеличивается давление в полостях Р, а и д, а также на запорный клапан 12, который,  преодолевая  усилие  пружины  13,  переместится  от  седла  14 вверх. Рабочая жидкость из полости д по каналам е, ж, к и л поступит в полость Т на слив, а из полости Р − через демпферное отверстие г, создающее потери давления, жидкость будет пополняться в полость д в меньшем объеме. В связи с этим давление в полости д станет меньше, чем в полостях а и Р. За счет усилия, созданного разностью давлений в указанных выше полостях, золотник 3 переместится, сжимая пружину 4 и через имеющуюся на нем проточку соединит полость Р от напорной магистрали с полостью Т, соединенную со сливом, в результате чего давление в полости Р  уменьшается. 

Перемещение золотника 3 происходит до тех пор, пока силы от давления в полостях Р и а не уравновесят усилие от давления в полости д и усилие пружины 4, после чего давление в полости Р автоматически  поддерживается  постоянным.  При  изменении  давления равновесие сил, действующих на золотник 3, нарушается. Золотник  перемещается вверх, уменьшая проходное сечение из полости Р в Т при уменьшении давления в полости Р, так как давление в полости д выше, что ведет к повышению давления. При повышении давления в полости Р золотник 3 смещается вниз, увеличивая проходное сечение на слив из Р в Т, так как давление в полостях а и Р выше, и давление понижается.

Если давление в полости Р уменьшится и станет ниже настроенного, то оно понизится в полостях а, д и на запорный клапан 12, который под действием пружины 13 прижимается к седлу 14, и поток рабочей жидкости из полости д на слив прекращается. Давление в полостях Р, а и д выравнивается, и действующие на золотник 3 силы от давления жидкости уравновешиваются, а пружина 4 прижмет золотник 3 к седлу 2, и полость напора Р разъединится с полостью слива Т, поэтому давление в полости Р восстановится.

Применение предохранительных клапанов в качестве

предохранительного и переливного

 Гидроклапан предохранительный может использоваться в качестве обычного предохранительного клапана непрямого действия со срабатыванием  под  воздействием  давления  основного  потока (рис. 8, а и б), а также в исполнении с разгрузкой системы от давления управляющим потоком x (рис. 8, в и г) или с электромагнитным управлением разгрузкой (рис. 8, д и е).

В случае разгрузки системы управляющим потоком x полость д (см. рис. 7 и 8, в, г) через отверстие х соединяется с помощью золотника управления со сливом и при открытом золотнике управления давление в полости д падает. В результате этого золотник 3 перемещается вниз и соединяет напорную магистраль P со сливной T и основной поток жидкости свободно сливается в бак. Если золотник управления закрыт, то клапан будет работать в режиме как обычный предохранительный под действием давления основного потока.

Рис. 8. Схемы исполнений предохранительного клапана с детальными (а, в, д)

и упрощенными (б, г, е) обозначениями при исполнении им функций обычного

предохранительного клапана  непрямого действия (а и б), с дистанционным

гидравлическим (в и г) и с электромагнитным управлением разгрузкой (д и е)

 Предохранительный  клапан  с  электромагнитным  управлением разгрузкой  обеспечивает  дистанционное  управление  при  выключенном электромагните 10 (см. рис. 7 и 8, д, е), при этом золотник 8 находится в верхнем положении, а полость д по каналам е, ж, з, и, к, л соединяется со сливом. Давление в полости д падает, золотник  3  смещается,  полости  напора  Р  и  слива  Т  соединяются,  и система разгружается от давления. При включенном электромагните каналы з и и перекрываются и клапан работает в режиме обычного предохранительного. 

Предохранительный  клапан  непрямого  действия  может  применяться  в  качестве  предохранительного  в  объемном  гидроприводе (рис. 9, а и 10, а) или в качестве переливного в гидросистемах с дроссельным  регулированием (рис. 9, б  и 10, б).  В  объемных гидроприводах с регулируемым насосом (см. рис. 9, а и 10, а) он работает  лишь  эпизодически  как  предохранительный  в  аварийных режимах привода и предохраняет его от перегрузок, когда нагрузка на  цилиндр  превышает  допустимую  и  через  клапан  пропускается рабочая жидкость из напорной линии P в сливную T.

Рис. 9. Схемы применения предохранительного клапана непрямого действия

с детальными обозначениями при исполнении им функций обычного

предохранительного (а) и переливного  клапана с дистанционным электромагнитным управлением разгрузкой (б)

Рис. 10. Схемы применения предохранительного клапана непрямого действия

с упрощенным обозначением в качестве предохранительного клапана

с дистанционным гидравлическим (а) и переливного клапана

с электромагнитным (б) управлением разгрузкой

 В  гидросистемах  с  дроссельным  регулированием  расхода  (см. рис. 9, б и 10, б) клапан постоянно действует как переливной и обеспечивает заданное давление в системе путем непрерывного слива  излишков рабочей жидкости. Это связано с ограничением дросселем потока жидкости, подаваемой в систему или сливаемой из нее. 

Кроме того, в нижеприведенных схемах даны примеры применения предохранительных клапанов с дистанционным электромагнитным (см. рис. 9, б и 10, б) и гидравлическим (см. рис. 10, а) управлением разгрузкой системы гидравлического привода.