Силы, действующие на затвор клапана.

На затвор клапана действуют силы гидростатического давления и трения, силы гидродинамического воздействия потока, боковое усилие, обусловленное несимметричностью распределения давления жидкости в радиальном зазоре и несоосностью затвора и отверстия, а также силы бокового давления, вызываемого несимметричным

действием усилия пружины. На первом этапе расчетов клапана учитывают лишь силы гидростатического воздействия. Перепад давления Др, соответствующий началу открытия (или концу закрытия) затвора предохранительного клапана, для клапана с острыми кромками посадочного седла (см. рис. 63, а), т. е. условие равновесия статических сил, действующих на затвор клапана, можно определить (без учета сил трения и веса затвора) по уравнению

проекция поверхности затвора клапана, омываемой жидкостью под давлением, на плоскость,

перпендикулярную к его оси (площадь сечения затвора по линии контакта его с кромками седла);

здесь d0 = d — диаметр круга этой проекции (для клапанов с острой кромкой

седла этим диаметром является диаметр d отверстия седла);

Ро = Ch0 — усилие предварительного сжатия пружины;

С и h0 — коэффициент жесткости и предварительное сжатие пружины.

При этом условии перепад давления Ар, соответствующий началу

открытия клапана с острой кромкой, равен перепаду давления в момент закрытия

клапана.

После того как клапан оторвется от своего гнезда, перепад давления

может существенно измениться. Последнее в основном обусловлено возник-

новением гидродинамических сил, а также тем, что при увеличении расхода через

клапан затвор последнего должен быть поднят на соответствующую высоту, в связи с чем

усилие сжатия пружины, а следовательно, и давление жидкости, требующееся для

удержания затвора клапана в поднятом положении, повысятся. На рис. 65 приведена зависимость

давления от расхода одноступенчатого клапана при открытии затвора (при повышении

расхода) и при закрытии (при понижении расхода). График показывает, что давление рн,

соответствующее началу открытия клапана при повышении давления, больше давления р0

в конце закрытия клапана при снижении давления. Разница в этих давлениях при равных расходах определяет гистерезис предохранительного клапана, под которым в общем случае понимается разница между давлениями при открытии и закрытии затвора при том же расходе. Применительно к рис. 65 этот гистерезис характеризуется для текущего расхода разницей давлений, выражаемой отрезком Ь. Причинами, приводящими при изменении расхода к нарушению стабильности давления (и к появлению гистерезиса), являются характеристика пружины и трение подвижных деталей клапана, а также изменения действующих при подъемах затвора клапана (в переходных режимах) сил давления жидкости, в тбм числе сил инерции и гидродинамических сил. Для повышения стабильности давления при изменении расхода в первую очередь необходимо повышать эластичность пружины, что достигается увеличением ее длины (уменьшением коэффициента ее жесткости С), а также максимально понижать силы трения и ход затвора. Зависимость давления от расхода идеального с этой точки зрения клапана выражается без учета гидродинамических сил вертикальной прямой а (рис. 657 как ПРИ увеличении расхода от нулевого до ма: 1^мального значения, так и при снижении его от максимального до нулевого. Давления в конце подъема, а также в конце закрытия затвора для этого клапана

совпадают с давлением рн начала подъема. Силы трения плунжера определяют чувствительность б клапана к

изменению давления, которая оценивается отношением

где Ар — превышение давления над номинальным (расчетным) давлением /?,

определяемым усилием пружины клапана. Чувствительность колеблется