Дифференциальный клапан

Дифференциальный клапан (рис. 7) состоит из плунжера 1 с двумя поясками диаметрами D и d, на которые воздействует жидкость.

Благодаря наличию поясков с разными диаметрами уменьшается активная площадь запорно-регулирующего элемента клапана, на которую воздействует жидкость, и он оказывается частично разгруженным. Это позволяет уменьшить размеры пружины и всего клапана в целом.

Недостатком дифференциальных клапанов является скачкообразное изменение давления и расхода через клапан в момент его открытия. Поэтому величину хода х запорно-регулирующего элемента клапана ограничивают величиной

(3)

Еще большего уменьшения размеров пружины и всего клапана в целом при одновременном повышении его герметичности можно достигнуть в клапанах непрямого действия.

2.3. Напорный клапан непрямого действия (предохранительный клапан с переливным золотником) состоит (рис. 8) из основного запорно-регулирующего элемента - золотника 1 ступенчатой формы, нерегулируемой пружины 2 и вспомогательного запорно - регулирующего элемента 3 в виде шарикового клапана прямого действия. Усилие пружины 4 шарикового клапана регулируется винтом 5. Каналами в корпусе клапана полости 7 и 8 соединены с гидролинией 10 высокого давления. Полость 6 соединена с полостью 8 дроссельным каналом 9 в золотнике. Пружина шарикового клапана 3 настраивается на давление P_К (на 10…20% больше максимального рабочего в гидросистеме).

Рис. 8. Напорный клапан непрямого действия:

а - принципиальная схема; б - условное обозначение

Если при работе гидропривода машины давление в гидросистеме P_Н < P_К, шариковый клапан закрыт, в полостях 6, 7, 8 устанавливается одинаковое давление P_Н, золотник 1 под воздействием пружины 2 занимает крайнее нижнее положение, а гидролиния высокого давления 10 отделена от гидролинии слива 11 (положение клапана соответствует изображенному на рис. 9). Изменение давления в гидросистеме вызывает изменения давления в полостях 6, 7, 8 клапана. В тот момент, когда давление P_Н превысит P_К, шариковый клапан 3 откроется и через него жидкость в небольшом количестве начнет поступать на слив. В дроссельном канале золотника создается течение жидкости с потерей давления на преодоление гидравлических сопротивлений. Вследствие этого давление жидкости в полости 6 станет меньше давления в полостях 7 и 8. Под действием образовавшегося перепада давлений золотник 1 переместится вверх, сжимая пружину и соединяя линию 10 с линией 11. Рабочая жидкость будет поступать на слив, и перегрузки гидросистемы по давлению не произойдет. Однако, как только линия высокого давления соединится со сливом, давление жидкости в гидросистеме уменьшится до P_Н < P_К, шариковый клапан закроется и течение жидкости по дроссельному каналу прекратится. Давление в полостях 6, 7 и 8 выровняется, и под воздействием пружины 2 золотник возвратится в исходное положение, снова отделив линию высокого давления от слива. Если причина, вызвавшая повышение давления в гидросистеме, не будет устранена, процесс повторится и золотник в конечном итоге установится на определенной высоте, при которой давление в гидросистеме будет поддерживаться постоянным.

Когда клапан находится в работе, золотник совершает колебательные движения с небольшой амплитудой. Уменьшению колебаний золотника способствует полость 7, оказывающая на него демпфирующее влияние. Но амплитуда этих колебаний очень мала. Поэтому давление в гидросистеме, поддерживаемое таким клапаном, остается практически постоянным.

Для разгрузки системы или какого-либо ее участка от давления клапаны непрямого действия могут управляться дистанционно. Для этого полость 6 посредством канала 12 и крана 13 необходимо соединить со сливом. В результате давление в полости 6 резко упадет, золотник 1 поднимется вверх, а линия высокого давления 10 соединится со сливом 11.

На рис. 9 изображен широко применяемый напорный клапан непрямого действия с обратным клапаном типа DZ фирмы «Rexroth».

При подаче рабочей жидкости под давлением в канал А в состоянии покоя, когда давление в канале А недостаточно для преодоления усилия пружины 9, золотник 5 вспомогательного клапана занимает такую позицию, в которой канал А отсечен от канала В.

Рис. 9. Схема и условное обозначение напорного клапана непрямого действия с

обратным клапаном типа DZ фирмы «Rexroth»:

1 – корпус; 2 – втулка; 3 – затвор конусный основного клапана; 4 – пружина основного клапана; 5 – золотник вспомогательного клапана;

6 – корпус вспомогательного клапана; 7 – пробка с внутренним шестигранником;

8 – механизм настройки давления срабатывания; 9 – пружина вспомогательного клапана; 10 – втулка распределительная; 11 – колпачок защитный; 12 – дроссель;

13 – дроссель; 14 – клапан обратный; 15 – пробка-заглушка;

16 – пробка-заглушка

При повышении давления в канале А, когда усилие от давления рабочей жидкости, действующего на левый торец золотника 5, превысит усилие пружины 9, золотник 5 перемещается вправо и рабочая жидкость из канала А через отверстие в конусном затворе 3 основного клапана, дросселей 12 и 13 поступает в канал В, отслеживая установленное пружиной 9 давление. При этом, вследствие дросселирования потока рабочей жидкости, на дросселях 12 и 13 создается перепад давлений, в результате которого конусный затвор 3 поднимается, открывая проход рабочей жидкости из канала А в канал В через основной клапан. Рабочая жидкость, подаваемая под давлением в канал В, проходит в канал А через обратный клапан 14.

По сравнению с клапанами прямого действия клапаны непрямого действия имеют ряд преимуществ:

· плавность и бесшумность работы;

· повышенная чувствительность;

· давление на входе в клапан поддерживается постоянным и не зависит от расхода рабочей жидкости через клапан.

2.4. Редукционный клапан

Редукционным называют гидроклапан давления, предназначенный для поддержания в отводимом от него потоке рабочей жидкости более низкого давления, чем давление в подводимом потоке. В гидроприводах находят применение в основном два типа редукционных клапанов.

Первый тип клапанов обеспечивает установленное соотношение между давлениями на входе и выходе из клапана.

(4)

Недостатком этого типа клапанов является зависимость давления на входе от изменения давления на выходе клапана и наоборот.

Второй тип редукционного клапана поддерживает постоянное редуцированное давление на выходе независимо от колебания давления в подводимом и отводимом потоках рабочей жидкости. Такие редукционные клапаны могут быть прямого и непрямого действия.

Если пружина 4 настроена на давление, большее, чем давление P₁ на входе клапана, то золотник 1 находится в положении, показанном на рис. 12. В этом случае в полостях 6, 7 и 8 будет одинаковое давление, равное P₁, полость 10 соединена с полостью 11, а жидкость свободно протекает через клапан. Редуцирования давления при этом не происходит. При настройке пружины 4 на давление P₂ < P₁ шариковый клапан откроется и жидкость в небольшом количестве из полости 6 будет поступать на слив. В дроссельном канале 9 золотника создаётся течение жидкости с потерей в нём давления на преодоление гидравлических сопротивлений. В результате давление в полости 6 упадёт и золотник поднимется вверх, уменьшив площадь живого сечения между полостями 10 и 11. Это в свою очередь вызовет понижение давления в полостях 11, 8 и 7, опускание золотника и уменьшение площади живого сечения между полостями 10 и 11. Процес повторится снова, и золотник, совершая колебательные движения, установится на определенной высоте. Всякое изменение давления на входе или выходе клапана вызовет ответное перемещение золотника. В конечном итоге за счет изменения дросселирования давление на выходе клапана поддерживается постоянным. В этом клапане полость 7 и узкий канал, соединяющий полость с выходом клапана, оказывают демпфирующее влияние на золотник, уменьшая его колебания.

Следует отметить, что все детали этого клапана, кроме корпуса и золотника 1, унифицированы с напорным клапаном непрямого действия (рис. 9).

На рис. 12 показана схема и условное обозначение широко используемого в гидросистемах редукционного клапана непрямого действия с обратным клапаном типа DR фирмы «Rexroth».

При подаче рабочей жидкости под давлением в канал В в состоянии покоя, т.е. когда давления в канале А недостаточно для преодоления усилия пружины 12, конусный затвор 10 клапана предварительного управления поджат пружиной 12 к своему седлу. Плунжерный затвор 3 основного клапана под действием усилия пружины 5 и уравновешенного усилия давления рабочей жидкости в надклапанной (верхней) полости плунжерного затвора 3, а также давления в канале А, действующего непосредственно на рабочую поверхность затвора 3, также поджат к своему седлу. При этом канал В соединен с каналом А через радиальные отверстия-окна во втулке 2 и подвижном плунжерном затворе 3.

При повышении давления в канале А, когда усилие от давления рабочей жидкости, действующего на рабочую поверхность конусного затвора 10 клапана предварительного управления, превысит усилие пружины 12, рабочая жидкость, отжимая затвор 10 от седла, проходит в канал отвода потока управления Y.

Рис. 12. Схема и условное

обозначение редукционного

клапана непрямого действия с

обратным клапаном типа DR фирмы «Rexroth»:

1 – корпус; 2 – втулка; 3 – затвор плунжерный; 4 – втулка опорная; 5 – пружина; 6 – дроссель;

7 – втулка дроссельная;

8 – фильтроэлемент сетчатый;

9 – втулка-седло; 10 – затвор конусный вспомогательного клапана; 11 – дроссель; 12 – пружина; 13 – корпус вспомогательного клапана; 14 – пробка с внутренним шестигранником; 15 – механизм настройки давления срабатывания; 16 – колпачок защитный; 17, 18 – пробки-заглушки

При этом, вследствие дросселирования потока рабочей жидкости, на дросселях 6, 9 и дроссельной втулке 7 создается перепад давлений, в результате которого плунжерный затвор 3 поднимается, перекрывая проход рабочей жидкости из канала В в канал А.

При подаче рабочей жидкости под давлением в канал А основной поток проходит в канал В через обратный клапан 17.