• Тип

• Q макс.л / мин (галлонов в минуту)

  30 (8)

• P макс. бар (PSI)

  350 (5076)

• Подключение

  C-8-3 / 3 / 4-16 UNF

• Лист данных

  HA 5049

• Скачать

Основы инженерного искусства: клапаны регулирования давления | Гидравлика и пневматика

Загрузите эту статью в формате.Формат PDF

Клапаны регулирования давления можно найти практически в каждой гидравлической системе, и они помогают выполнять множество функций, от безопасного удержания давления в системе ниже желаемого верхнего предела до поддержания установленного давления в части контура. Типы включают разгрузку, уменьшение, последовательность, уравновешивание и разгрузку. Все это нормально закрытые клапаны, за исключением редукционных клапанов, которые обычно открыты. Для большинства этих клапанов необходимо ограничение для обеспечения требуемого регулирования давления.Единственным исключением является разгрузочный клапан с внешним управлением, срабатывание которого зависит от внешнего сигнала.

Предохранительные клапаны

Большинство гидравлических систем рассчитаны на работу в заданном диапазоне давлений. Этот диапазон является функцией сил, которые исполнительные механизмы в системе должны создавать для выполнения требуемой работы. Без контроля или ограничения этих сил гидравлические компоненты (и дорогостоящее оборудование) могут быть повреждены. Предохранительные клапаны предотвращают эту опасность.Это меры безопасности, которые ограничивают максимальное давление в системе, отводя избыточное масло, когда давление становится слишком высоким.

Давление открытия и блокировка давления – Давление, при котором предохранительный клапан сначала открывается, чтобы позволить жидкости протекать, известно как давление открытия . Когда клапан обходит свой полный номинальный поток, он находится в состоянии давления полного потока . Разница между давлением полного потока и давлением открытия иногда называется перепадом давления , также известна как коррекция давления .

В некоторых случаях такое отключение давления не вызывает возражений. Однако это может быть недостатком, если он тратит впустую мощность (из-за потери жидкости через клапан до достижения максимальной настройки). Это также может позволить максимальному давлению в системе превысить номинальные значения других компонентов. (Чтобы минимизировать блокировку, используйте предохранительный клапан с пилотным управлением.)

Предохранительные клапаны бывают прямого или пилотного действия.

Рис. 1. Простой предохранительный клапан прямого действия не имеет регулировочного винта и поэтому открывается при фиксированном, предварительно установленном давлении, которое регулируется настройкой пружины сжатия.

Клапан прямого действия может состоять из тарельчатого клапана или шара, которые с одной стороны подвергаются давлению системы, а с другой – пружине с заданной силой. В фиксированном, нерегулируемом, нормально закрытом предохранительном клапане (рис. 1) сила, оказываемая пружиной сжатия, превышает силу, оказываемую давлением системы, действующим на шар или тарельчатый клапан. Пружина плотно удерживает шар или тарелку. Порт резервуара на стороне пружины клапана возвращает утечку жидкости в резервуар.

Когда давление в системе начинает превышать настройку пружины клапана, жидкость вытесняет шар или тарелку, позволяя контролируемому количеству жидкости проходить в резервуар, поддерживая давление в системе на уровне настройки клапана.Пружина повторно устанавливает шар или тарелку, когда выпускается (обходится) достаточное количество жидкости, чтобы снизить давление в системе ниже настройки пружины клапана.

Поскольку полезность фиксированного предохранительного клапана ограничивается одной настройкой его пружины, большинство предохранительных клапанов можно регулировать. Обычно это достигается с помощью регулировочного винта, действующего на пружину, рис. 2. Вкручивая или выкручивая винт, оператор сжимает или разжимает пружину соответственно. Клапан можно настроить так, чтобы он открывался при любом давлении в желаемом диапазоне.Помимо регулируемой функции, этот клапан работает так же, как фиксированный клапан на Рисунке 1.

Подпружиненные тарельчатые клапаны обычно используются для малых расходов. Они не протекают ниже давления открытия и быстро реагируют, что делает их идеальными для снятия ударного давления. Они часто используются в качестве предохранительных клапанов для предотвращения повреждения компонентов из-за высоких скачков давления или для сброса давления, вызванного тепловым расширением в заблокированных цилиндрах. Разница между давлением срабатывания и давлением полного открытия на подпружиненных тарельчатых предохранительных клапанах высока.По этой причине они не рекомендуются для точного контроля давления.

Рис. 2. Регулируемые блоки предохранительного клапана прямого действия проходят через клапан до тех пор, пока сила давления системы на тарельчатый клапан не превысит регулируемое усилие пружины и давление на выходе.

Предохранительные клапаны также предназначены для сброса потока в любом направлении. Давление жидкости в другом порте воздействует на плечо плунжера, открывая клапан. Другой тип предохранительного клапана прямого действия имеет управляемый поршень.В этом клапане скользящий поршень вместо тарельчатого клапана соединяет порты давления и резервуара. Давление системы действует на поршень и перемещает его против силы пружины. По мере движения поршень открывает отверстие резервуара в корпусе клапана.

Эти клапаны обладают быстрым срабатыванием, но могут дребезжать. Их можно приглушить, чтобы исключить дребезжание, но это также замедлит их реакцию. Они надежны и могут работать с хорошей повторяющейся точностью, если расход не меняется в широких пределах. Клапаны с поршнями и втулками из закаленной стали имеют очень долгий срок службы.Они могут протекать немного ниже давления открытия, если поршни не герметизированы.

Предохранительные клапаны с направляющими поршнями обычно используются для давлений ниже 800 фунтов на кв. Дюйм, хотя они могут быть изготовлены с более тяжелыми пружинами для более высоких давлений. Более тяжелые пружины дают клапану больший дифференциал и, следовательно, увеличивают размер клапана.

Разновидностью предохранительного клапана с управляемым поршнем является предохранительный клапан с дифференциальным поршнем . Здесь давление действует на кольцевой участок (разницу между двумя участками поршня).Эта кольцевая площадь меньше площади седла клапана. Это позволяет использовать более легкую пружину, чем было бы необходимо, если бы давление действовало на всю площадь сиденья. Эти клапаны имеют более низкий перепад давления, чем тарельчатые или предохранительные клапаны с управляемым поршнем.

Рис. 3. Предохранительный клапан с пилотным управлением имеет отверстие через поршень, которое удерживается закрытым за счет силы легкой пружины и давления системы, действующего на большую площадь поршня на конце пружины.

Для приложений, требующих клапанов, которые должны сбрасывать большие потоки с небольшим перепадом давления, часто используются предохранительные клапаны с пилотным управлением, рис. 3.Пилотный предохранительный клапан работает в два этапа. Пилотная ступень, которая состоит из небольшого подпружиненного предохранительного клапана (обычно встроенного в главный предохранительный клапан), действует как спусковой механизм для управления главным предохранительным клапаном. Однако пилот также может быть расположен удаленно и соединен с главным клапаном с помощью трубы или трубопровода.

Главный предохранительный клапан обычно закрыт, когда давление на входе ниже настройки пружины главного клапана. Отверстие B в главном клапане, рис. 3, позволяет рабочей жидкости системы воздействовать на большую площадь со стороны пружины тарелки, так что сумма этой силы и силы основной пружины удерживает тарелку на месте.В это время пилотный клапан также закрыт. Давление в канале B такое же, как давление в системе, и меньше, чем настройка пружины пилотного клапана.

При повышении давления в системе давление в канале B также повышается, и, когда оно достигает настройки пилотного клапана, пилотный клапан открывается. Масло выпускается за основным клапаном через канал B через сливное отверстие. Возникающее в результате падение давления на отверстии A в главном предохранительном клапане открывает его, и избыточное масло течет в резервуар, предотвращая дальнейшее повышение давления на входе.Клапаны снова закрываются, когда давление масла на входе падает ниже заданного значения клапана. Предохранительные клапаны с пилотным управлением имеют меньшую блокировку давления, чем предохранительные клапаны прямого действия, как показано на Рисунке 2.

Рисунок 4. Сравнение работы предохранительных клапанов при открытии и полном давлении.

Поскольку эти клапаны не начинают открываться, пока система не достигнет 90% от полного давления, эффективность системы защищена, поскольку выделяется меньше масла. Эти клапаны лучше всего подходят для приложений с высоким давлением и большими объемами.Хотя их работа медленнее, чем у предохранительных клапанов прямого действия, предохранительные клапаны с пилотным управлением поддерживают в системе более постоянное давление при сбросе давления. На рисунке 4 показаны рабочие характеристики предохранительных клапанов прямого действия и с пилотным управлением.

Редукционные клапаны

Наиболее практичными компонентами для поддержания вторичного, более низкого давления в гидравлической системе являются редукционные клапаны. Редукционные клапаны представляют собой нормально открытые двухходовые клапаны, которые закрываются при наличии достаточного давления на выходе.Есть два типа: прямого действия и с пилотным управлением.

Прямое действие – Редукционный клапан ограничивает максимальное давление во вторичном контуре независимо от изменений давления в основном контуре. Это предполагает, что рабочая нагрузка не создает обратного потока в порт редукционного клапана, и в этом случае клапан закроется, рис. 5. Сигнал измерения давления поступает со стороны выхода (вторичный контур). Этот клапан, по сути, работает в обратном направлении от предохранительного клапана (который измеряет давление на входе и обычно закрыт).

При повышении давления во вторичном контуре (рис. 5) гидравлическое усилие действует на область A клапана, частично закрывая его. Сила пружины противодействует гидравлической силе, так что через клапан проходит только масло, достаточное для подачи во вторичный контур требуемого давления. Регулировка пружины регулируется.

Когда давление на выходе достигает заданного значения клапана, клапан закрывается, за исключением небольшого количества масла, которое стекает со стороны низкого давления клапана, обычно через отверстие в золотнике, через камеру пружины в резервуар.

Рис. 5. Редукционный клапан прямого действия удерживается в открытом положении силой пружины. Повышение давления на выпускном отверстии перемещает золотник вправо, закрывая клапан.

Если клапан полностью закрывается, утечка через золотник может вызвать повышение давления во вторичном контуре. Чтобы избежать этого, выпускной канал в резервуар держит его слегка открытым, предотвращая повышение давления на выходе выше заданного значения клапана. Дренажный канал возвращает утечку в бак. (Клапаны со встроенной функцией сброса также доступны, чтобы исключить необходимость в этом отверстии.)

Редукционные клапаны постоянного давления обеспечивают заданное давление независимо от давления в основном контуре, если давление в основном контуре на выше, чем , чем во вторичном. Эти клапаны уравновешивают давление вторичного контура с усилием регулируемой пружины, которое пытается открыть клапан. Когда давление во вторичном контуре падает, сила пружины открывает клапан, достаточный для увеличения давления и поддержания постоянного пониженного давления во вторичном контуре.

Фиксированное давление Редукционные клапаны обеспечивают фиксированное снижение давления независимо от давления в главном контуре. Например, предположим, что клапан настроен на снижение давления на 250 фунтов на квадратный дюйм. Если давление в основной системе составляет 2750 фунтов на квадратный дюйм, пониженное давление будет 2500 фунтов на квадратный дюйм; если основное давление составляет 2000 фунтов на квадратный дюйм, пониженное давление будет 1750 фунтов на квадратный дюйм.

Этот клапан работает, уравновешивая силу, оказываемую давлением в основном контуре, с суммой сил, прикладываемых давлением вторичного контура и пружиной.Поскольку площади под давлением по обеим сторонам тарелки равны, фиксированное уменьшение осуществляется пружиной.

Рис. 6. Редукционный клапан с пилотным управлением снижает давление на обоих концах золотника. Легкая пружина удерживает катушку в открытом состоянии.

Золотник в редукционном клапане с пилотным управлением гидравлически уравновешивается давлением на выходе с обоих концов, рис. 6. Легкая пружина удерживает клапан в открытом положении. Небольшой пилотный предохранительный клапан, обычно встроенный в корпус основного клапана, сбрасывает жидкость в резервуар, когда пониженное давление достигает настройки пружины пилотного клапана.Этот поток жидкости вызывает падение давления на золотнике. Затем перепад давления сдвигает золотник в закрытое положение, преодолевая легкое усилие пружины.

Пилотный клапан сбрасывает жидкость, достаточную только для того, чтобы установить золотник или тарелку главного клапана так, чтобы поток через главный клапан соответствовал требованиям к потоку контура пониженного давления. Если поток в контуре низкого давления не требуется во время части цикла, главный клапан закрывается. Утечка жидкости под высоким давлением в секцию пониженного давления клапана затем возвращается в резервуар через предохранительный клапан с пилотным управлением.

Редукционные клапаны с пилотным управлением обычно имеют более широкий диапазон регулировки пружины, чем клапаны прямого действия, и обеспечивают лучшую повторяемость. Однако масляное загрязнение может заблокировать поток к пилотному клапану, и главный клапан не сможет должным образом закрываться. Также доступны пилотные клапаны со встроенной системой сброса пониженного давления.

Последовательные клапаны

В схемах с более чем одним исполнительным механизмом часто необходимо приводить в действие исполнительные механизмы, такие как цилиндры, в определенном порядке или последовательности.Один из способов сделать это – использовать концевые выключатели, таймеры или другие электрические устройства управления.

Иногда этого результата также можно добиться, подбирая цилиндры в соответствии с нагрузкой, которую они должны перемещать. Цилиндр, требующий наименьшего давления для перемещения груза, выдвигается первым. В конце своего хода давление в системе увеличивается и второй цилиндр выдвигается. Это продолжается до тех пор, пока не будут задействованы все цилиндры.

Рис. 7. Последовательный клапан представляет собой двухходовой клапан, закрытый регулируемой пружиной и открываемый давлением на впускном отверстии, действующем слева от золотника.

Однако во многих установках размер цилиндра, необходимый для выполнения работы, определяется ограничением пространства и требованиями к усилию. В этом случае можно использовать клапаны последовательности для приведения в действие цилиндров в требуемом порядке.

Клапаны последовательности – это нормально закрытые двухходовые клапаны. Они регулируют последовательность, в которой выполняются различные функции в контуре, рис. 7. Они напоминают предохранительные клапаны прямого действия, за исключением того, что их пружинные камеры обычно сливаются в резервуар снаружи, а не изнутри в выходной порт, как в предохранительном клапане.

Последовательный клапан обычно позволяет жидкости под давлением течь ко второй функции только после того, как предыдущая приоритетная функция была завершена и удовлетворена. В нормально закрытом состоянии клапан последовательности позволяет жидкости свободно течь в первичный контур, чтобы выполнять свою первую функцию, пока не будет достигнуто давление, заданное для клапана.

Когда основная функция выполняется, давление в первичном контуре повышается и измеряется в канале измерения давления A . Это создает давление на катушку и преодолевает силу пружины.Пружина сжимается, золотник клапана смещается, и масло поступает во вторичный контур.

Последовательные клапаны иногда имеют обратные клапаны, которые допускают обратный поток из вторичного контура в первичный. Однако действие последовательности обеспечивается только тогда, когда поток идет от первичного контура ко вторичному.

В некоторых приложениях блокировка может предотвратить выполнение последовательности, пока основной привод не достигнет определенного положения. Это делается с помощью удаленных операций.

Эти нормально закрытые клапаны в основном используются для поддержания заданного давления в части контура, обычно для уравновешивания веса или внешней силы или противодействия весу, например, плите или прессу, и предотвращения его свободного падения.Первичный порт клапана соединен с концом штока цилиндра, а вторичный порт – с направленным регулирующим клапаном, рис. 8. Настройка давления немного выше, чем требуется для предотвращения свободного падения груза.

Рис. 8. Уравновешивающий клапан останавливает поток от впускного порта к выпускному до тех пор, пока давление на впускном отверстии не превысит силу регулировочной пружины.

Когда жидкость под давлением течет к торцу крышки цилиндра, цилиндр расширяется, увеличивая давление в конце штока и смещая главный золотник в уравновешивающем клапане.Это создает путь, по которому жидкость может проходить через вторичный порт к гидрораспределителю и в резервуар. Когда груз поднимается, встроенный обратный клапан открывается, позволяя цилиндру свободно втягиваться.

Если необходимо сбросить противодавление в цилиндре и увеличить усилие в нижней части хода, уравновешивающим клапаном можно управлять дистанционно.

Уравновешивающие клапаны обычно имеют внутренний слив. Когда цилиндр выдвигается, клапан должен открываться, и его вторичный порт соединяется с резервуаром.Когда цилиндр втягивается, не имеет значения, что давление нагрузки ощущается в сливном канале, потому что обратный клапан обходит золотник клапана.

Центровые клапаны

напоминают уравновешивающие клапаны в том смысле, что их назначение – поддерживать установленное давление напротив нагрузки, чтобы предотвратить ее свободное падение. Основное отличие состоит в том, что клапан сверхцентрирования использует управляющий сигнал, обычно поступающий от впускного отверстия привода, чтобы помочь открыть золотник. Эта вспомогательная система управления повышает эффективность клапана центрирования, снижает потребность в мощности и тепловыделение в системе.

Рисунок 9. Разгрузочный клапан подпружинен в закрытом положении. Когда давление в системе превышает силу регулируемой пружины, клапан открывается.

По мере того, как насосы и приводы становятся более совершенными, с функциями измерения отрицательной или положительной нагрузки и разгрузки, а также по мере того, как гидрораспределители становятся все более сложными, плавное управление нагрузкой с помощью сверхцентровых клапанов, в свою очередь, становится все более сложной задачей. Новые достижения в технологии сверхцентровых клапанов упрощают управление.

Клапаны разгрузочные

Эти клапаны обычно используются для разгрузки насосов. Они направляют выходной поток насоса (часто выход одного из насосов в многонасосной системе) непосредственно в резервуар при низком давлении , после достижения давления в системе .

Усилие, прикладываемое пружиной, удерживает клапан в закрытом состоянии, Рис. 9. Когда внешний управляющий сигнал, действующий на противоположный конец золотника клапана, оказывает силу, достаточно большую, чтобы превысить силу, оказываемую пружиной, золотник клапана смещается, изменяя производительность насоса. в пласт при низком давлении.

Рисунок 10. Управляемый разгрузочный клапан имеет поршень с давлением насоса на обоих концах.

Контуры высокого и низкого давления, в которых используются два насоса для перемещения и скорости или зажима, зависят от разгрузочных клапанов для повышения эффективности. Мощность обоих насосов нужна только для быстрого хода. Во время подачи или зажима выход из большого насоса выгружается в резервуар при низком давлении.

Разгрузочные клапаны с пилотным управлением – Разгрузочные клапаны также выполнены с пилотом для управления главным клапаном, рис. 10.Порт, проходящий через плунжер главного клапана, позволяет системному давлению воздействовать на оба конца плунжера. Легкая пружина плюс давление системы, действующее на большую площадь на конце пружины плунжера, удерживает клапан в закрытом состоянии. Встроенный обратный клапан поддерживает давление в системе. Когда давление в системе падает до заданного значения, пилотный клапан закрывается. Поток насоса через порт в золотнике главного клапана закрывает клапан.

Загрузить статью в формате .PDF

Дополнительную информацию о регулирующих клапанах можно найти в главах электронной книги по этой теме:
Fluid Power Basics, Ch.9: Предохранительные и разгрузочные клапаны
Fluid Power Basics, Ch. 14: Клапаны регулирования давления (кроме предохранительных и разгрузочных клапанов)
Fluid Power Circuits, Ch. 16: Редукционные клапаны
Fluid Power Circuits, Ch. 18: Клапаны сброса давления
Fluid Power Circuits, Ch. 20: Клапаны последовательности

Что такое клапаны регулирования давления | Гидравлика и пневматика

Клапаны регулирования давления можно найти практически в каждой гидравлической системе, и они помогают выполнять множество функций, от безопасного удержания давления в системе ниже желаемого верхнего предела до поддержания установленного давления в части контура.

Предохранительные клапаны

Большинство гидравлических систем рассчитаны на работу в заданном диапазоне давлений. Этот диапазон является функцией сил, которые исполнительные механизмы в системе должны создавать для выполнения требуемой работы. Без контроля или ограничения этих сил гидравлические компоненты (и дорогостоящее оборудование) могут быть повреждены. Предохранительные клапаны предотвращают эту опасность. Это меры безопасности, которые ограничивают максимальное давление в системе, отводя избыточное масло, когда давление становится слишком высоким.

Давление открытия и блокировка давления. Давление, при котором впервые открывается предохранительный клапан, позволяя протекать жидкости, известно как давление открытия . Когда клапан обходит свой полный номинальный поток, он находится в состоянии давления полного потока . Разница между давлением полного потока и давлением открытия иногда называется перепадом давления , также известна как коррекция давления .

Предохранительные клапаны прямого действия. Клапан прямого действия может состоять из тарельчатого клапана или шара, которые с одной стороны подвергаются давлению системы, а с другой – пружине с заданной силой.В регулируемом нормально закрытом предохранительном клапане (рис. 1) сила, оказываемая пружиной сжатия, превышает силу, оказываемую давлением системы, действующим на шар или тарелку. Пружина плотно удерживает шар или тарелку. Порт резервуара на стороне пружины клапана возвращает утечку жидкости в резервуар.

1. Регулируемые блоки предохранительного клапана прямого действия проходят через клапан до тех пор, пока сила давления системы на тарельчатый клапан не превысит регулируемое усилие пружины и давление на выходе.

Когда давление в системе начинает превышать настройку пружины клапана, жидкость вытесняет шар или тарелку, позволяя контролируемому количеству жидкости проходить в резервуар, поддерживая давление в системе на уровне настройки клапана. Пружина повторно устанавливает шар или тарелку, когда выпускается (обходится) достаточное количество жидкости, чтобы снизить давление в системе ниже настройки пружины клапана.

Большинство предохранительных клапанов регулируются, что обычно достигается с помощью регулировочного винта, действующего на пружину.Вкручивая или выкручивая винт, оператор сжимает или разжимает пружину соответственно. Клапан можно настроить так, чтобы он открывался при любом давлении в желаемом диапазоне.

Предохранительные клапаны с пилотным управлением. Для приложений, требующих клапанов, которые должны сбрасывать большие потоки с небольшим перепадом давления, часто используются предохранительные клапаны с пилотным управлением (рис. 2) . Пилотный предохранительный клапан работает в два этапа. Пилотная ступень, которая состоит из небольшого подпружиненного предохранительного клапана (обычно встроенного в главный предохранительный клапан), действует как спусковой механизм для управления главным предохранительным клапаном.Однако пилот также может быть расположен удаленно и соединен с главным клапаном с помощью трубы или трубопровода.

Главный предохранительный клапан обычно закрыт, когда давление на входе ниже настройки пружины главного клапана. Отверстие B в главном клапане (рис. 2) позволяет рабочей жидкости системы воздействовать на большую площадь со стороны пружины тарелки, так что сумма этой силы и силы основной пружины удерживает тарелку на месте. В это время пилотный клапан также закрыт.Давление в канале B такое же, как давление в системе, и меньше, чем настройка пружины пилотного клапана.

2. Предохранительный клапан с пилотным управлением имеет отверстие в поршне, которое удерживается закрытым за счет легкой пружины и давления системы, действующего на большую площадь поршня на конце пружины.

При повышении давления в системе давление в канале B также повышается, и, когда оно достигает настройки пилотного клапана, пилотный клапан открывается.Масло выпускается за основным клапаном через канал B через сливное отверстие. Возникающее в результате падение давления на отверстии A в главном предохранительном клапане открывает его, и избыточное масло течет в резервуар, предотвращая дальнейшее повышение давления на входе. Клапаны снова закрываются, когда давление масла на входе падает ниже заданного значения клапана.

Поскольку эти клапаны не начинают открываться, пока система не достигнет 90% от полного давления, эффективность системы защищена, поскольку выделяется меньше масла.Эти клапаны лучше всего подходят для приложений с высоким давлением и большими объемами. Хотя их работа медленнее, чем у предохранительных клапанов прямого действия, предохранительные клапаны с пилотным управлением поддерживают в системе более постоянное давление при сбросе давления.

Редукционные клапаны

Наиболее практичными компонентами для поддержания вторичного, более низкого давления в гидравлической системе являются редукционные клапаны. Редукционные клапаны представляют собой нормально открытые двухходовые клапаны, которые закрываются при наличии достаточного давления на выходе.Есть два типа: прямого действия и с пилотным управлением.

Прямого действия. Редукционный клапан ограничивает максимальное давление во вторичном контуре независимо от изменений давления в основном контуре. Это предполагает, что рабочая нагрузка не создает обратного потока в порт редукционного клапана, и в этом случае клапан закроется (рис. 3) . Сигнал измерения давления поступает со стороны выхода (вторичный контур). Этот клапан, по сути, работает в обратном направлении от предохранительного клапана (который измеряет давление на входе и обычно закрыт).

3. Редукционный клапан прямого действия удерживается в открытом положении силой пружины. Повышение давления на выпускном отверстии перемещает золотник вправо, закрывая клапан.

При повышении давления во вторичном контуре (рис. 3) гидравлическая сила действует на область A клапана, частично закрывая его. Сила пружины противодействует гидравлической силе, так что через клапан проходит только масло, достаточное для подачи во вторичный контур требуемого давления.Регулировка пружины регулируется.

Когда давление на выходе достигает заданного значения клапана, клапан закрывается, за исключением небольшого количества масла, которое стекает со стороны низкого давления клапана, обычно через отверстие в золотнике, через камеру пружины в резервуар.

Если клапан полностью закрывается, утечка через золотник может вызвать повышение давления во вторичном контуре. Чтобы избежать этого, выпускной канал в резервуар держит его слегка открытым, предотвращая повышение давления на выходе выше заданного значения клапана.Дренажный канал возвращает утечку в бак. (Клапаны со встроенной функцией сброса также доступны, чтобы исключить необходимость в этом отверстии.)

Постоянное и фиксированное снижение давления. Постоянное давление – Редукционные клапаны подают заданное давление независимо от давления в основном контуре, если давление в основном контуре на выше, чем во вторичном. Эти клапаны уравновешивают давление вторичного контура с усилием регулируемой пружины, которое пытается открыть клапан.Когда давление во вторичном контуре падает, сила пружины открывает клапан, достаточный для увеличения давления и поддержания постоянного пониженного давления во вторичном контуре.

Фиксированное давление Редукционные клапаны обеспечивают фиксированное снижение давления независимо от давления в главном контуре. Например, предположим, что клапан настроен на снижение давления на 250 фунтов на квадратный дюйм. Если давление в основной системе составляет 2750 фунтов на квадратный дюйм, пониженное давление будет 2500 фунтов на квадратный дюйм; если основное давление составляет 2000 фунтов на квадратный дюйм, пониженное давление будет 1750 фунтов на квадратный дюйм.

Этот клапан работает, уравновешивая силу, оказываемую давлением в основном контуре, с суммой сил, прикладываемых давлением вторичного контура и пружиной. Поскольку площади под давлением по обеим сторонам тарелки равны, фиксированное уменьшение осуществляется пружиной.

Редукционные клапаны с пилотным управлением. Золотник в редукционном клапане с пилотным управлением гидравлически уравновешивается давлением на выходе на обоих концах (рис.4) . Легкая пружина удерживает клапан в открытом состоянии. Небольшой пилотный предохранительный клапан, обычно встроенный в корпус основного клапана, сбрасывает жидкость в резервуар, когда пониженное давление достигает настройки пружины пилотного клапана. Этот поток жидкости вызывает падение давления на золотнике. Затем перепад давления сдвигает золотник в закрытое положение, преодолевая легкое усилие пружины.

4. Редукционный клапан с пилотным управлением снижает давление на обоих концах золотника. Легкая пружина удерживает катушку в открытом состоянии.

Пилотный клапан сбрасывает жидкость, достаточную только для того, чтобы установить золотник или тарелку главного клапана так, чтобы поток через главный клапан соответствовал требованиям к потоку контура пониженного давления. Если поток в контуре низкого давления не требуется во время части цикла, главный клапан закрывается. Утечка жидкости под высоким давлением в секцию пониженного давления клапана затем возвращается в резервуар через предохранительный клапан с пилотным управлением.

Последовательные клапаны

В схемах с более чем одним исполнительным механизмом часто необходимо приводить в действие исполнительные механизмы, такие как цилиндры, в определенном порядке или последовательности.Этого результата иногда можно достичь, подбирая цилиндры в соответствии с нагрузкой, которую они должны перемещать. Однако во многих установках размер цилиндра, необходимый для выполнения работы, определяется ограничением пространства и требованиями к усилию. В этом случае можно использовать клапаны последовательности для приведения в действие цилиндров в требуемом порядке.

Клапаны последовательности – это нормально закрытые двухходовые клапаны. Они регулируют последовательность, в которой выполняются различные функции в цепи (рис. 5) . Они напоминают предохранительные клапаны прямого действия, за исключением того, что их пружинные камеры обычно сливаются в резервуар снаружи, а не изнутри в выходной порт, как в предохранительном клапане.

5. Последовательный клапан представляет собой 2-ходовой клапан, закрытый регулируемой пружиной и открываемый давлением на впускном отверстии, действующем слева от золотника.

Последовательный клапан обычно позволяет жидкости под давлением течь ко второй функции только после того, как предыдущая приоритетная функция была завершена и удовлетворена. В нормально закрытом состоянии клапан последовательности позволяет жидкости свободно течь в первичный контур, чтобы выполнять свою первую функцию, пока не будет достигнуто давление, заданное для клапана.

Когда основная функция выполняется, давление в первичном контуре повышается и измеряется в канале измерения давления A . Это создает давление на катушку и преодолевает силу пружины. Пружина сжимается, золотник клапана смещается, и масло поступает во вторичный контур.

Уравновешивающие клапаны

Эти нормально закрытые клапаны в основном используются для поддержания заданного давления в части контура, обычно для уравновешивания веса или внешней силы или противодействия весу, например, плите или прессу, и предотвращению его свободного падения.Первичный порт клапана соединен с концом штока цилиндра, а вторичный порт – с гидрораспределителем (рис. 6) . Установленное давление немного выше, чем требуется для предотвращения свободного падения груза.

6. Уравновешивающий клапан останавливает поток от впускного порта к выпускному до тех пор, пока давление на впускном отверстии не превысит силу регулировочной пружины.

Когда жидкость под давлением течет к торцу крышки цилиндра, цилиндр расширяется, увеличивая давление в конце штока и смещая главный золотник в уравновешивающем клапане.Это создает путь, по которому жидкость может проходить через вторичный порт к гидрораспределителю и в резервуар. Когда груз поднимается, встроенный обратный клапан открывается, позволяя цилиндру свободно втягиваться.

Если необходимо сбросить противодавление при увеличении силы цилиндра в нижней части хода, уравновешивающим клапаном можно управлять дистанционно. Уравновешивающие клапаны обычно имеют внутренний слив. Когда цилиндр выдвигается, клапан должен открываться, и его вторичный порт соединяется с резервуаром.Когда цилиндр втягивается, не имеет значения, что давление нагрузки ощущается в сливном канале, потому что обратный клапан обходит золотник клапана.

Разгрузочные клапаны

Эти клапаны обычно используются для разгрузки насосов. Они направляют выходной поток насоса (часто выход одного из насосов в многонасосной системе) непосредственно в резервуар при низком давлении , после достижения давления в системе .

Усилие, прилагаемое пружиной, удерживает клапан в закрытом состоянии (рис.7) . Когда внешний управляющий сигнал, действующий на противоположный конец золотника клапана, оказывает силу, достаточно большую, чтобы превысить силу, оказываемую пружиной, золотник клапана смещается, направляя выходную мощность насоса в резервуар при низком давлении.

7. Разгрузочный клапан подпружинен в закрытом положении. Когда давление в системе превышает силу регулируемой пружины, клапан открывается.

Контуры высокого и низкого давления, в которых используются два насоса для перемещения и скорости или зажима, зависят от разгрузочных клапанов для повышения эффективности.Мощность обоих насосов нужна только для быстрого хода. Во время подачи или зажима выход из большого насоса выгружается в резервуар при низком давлении.

Разгрузочные клапаны с пилотным управлением. Разгрузочные клапаны также выполнены с пилотом для управления основным клапаном (рис. 8) . Порт, проходящий через плунжер главного клапана, позволяет системному давлению воздействовать на оба конца плунжера. Легкая пружина плюс давление системы, действующее на большую площадь на конце пружины плунжера, удерживает клапан в закрытом состоянии.Встроенный обратный клапан поддерживает давление в системе. Когда давление в системе падает до заданного значения, пилотный клапан закрывается. Поток насоса через порт в золотнике главного клапана закрывает клапан.

8. Управляемый разгрузочный клапан имеет поршень с давлением насоса на обоих концах.

Различные типы клапанов регулирования давления

Клапаны регулирования давления можно найти практически в каждой пневматической и гидравлической системе. Они помогают в выполнении множества функций, от поддержания давления в системе ниже желаемого предела до поддержания заданного уровня давления в части контура.Различные типы клапанов регулирования давления включают сброс, редукцию, последовательность, уравновешивание, безопасность и разгрузку. Все они обычно являются закрытыми клапанами, за исключением редукционных клапанов, которые обычно открыты. Для большинства этих клапанов необходимо ограничение для обеспечения требуемого регулирования давления. Единственным исключением является разгрузочный клапан с внешним управлением, срабатывание которого зависит от внешнего сигнала, который обычно исходит от цифрового регулятора давления. В некоторых приложениях, таких как аппараты ИВЛ и наркозные аппараты, поток должен быть постоянным в любое время.Изменения в потоке газов могут привести к серьезным травмам или смерти. Вот почему регулирующие клапаны так важны.

Клапаны сброса давления

Большинство пневматических и гидравлических систем питания предназначены для работы в определенном диапазоне давления. Этот диапазон является функцией сил, которые исполнительные механизмы в системе должны создавать для выполнения требуемой работы. Без контроля этих сил силовые компоненты и дорогостоящее оборудование могут быть повреждены. Предохранительные клапаны позволяют избежать этой опасности.Это меры безопасности, которые ограничивают максимальное давление в системе, отводя избыточные газы, когда давление становится слишком высоким. Давление, при котором впервые открывается предохранительный клапан, позволяя протекать жидкости, известно как давление открытия. Когда клапан обходит свой полный номинальный поток, он находится в состоянии полного давления. Разница между давлением полного потока и давлением открытия иногда называется перепадом давления или коррекцией давления.

В некоторых случаях такое изменение давления не вызывает возражений.Это может быть недостатком, если он тратит впустую энергию из-за потери газа через клапан до достижения максимальной настройки. Это может позволить максимальному давлению в системе превысить номинальные значения других компонентов.

Регулирующие клапаны

В цепях с более чем одним исполнительным механизмом, вероятно, необходимо перемещать исполнительные механизмы в определенном порядке или последовательности. Это могут сделать концевые выключатели, таймеры или другие устройства цифрового управления, работающие с регулирующими клапанами. Последовательные клапаны представляют собой нормально закрытые двухходовые клапаны, и они регулируют последовательность, в которой будут выполняться различные функции в контуре.Они напоминают предохранительные клапаны прямого действия, за исключением того, что их пружинные камеры обычно дренируются снаружи, а не изнутри, в выходной порт, как предохранительный клапан. Последовательный клапан позволяет сжатому газу и текучей среде течь ко второй функции только после того, как приоритетная функция была завершена и удовлетворена первой. В закрытом состоянии клапан последовательности позволяет газу беспрепятственно поступать в первичный контур для выполнения своей первой функции до тех пор, пока не будет достигнуто давление, заданное для клапана.

Желаемая последовательность также может быть достигнута путем определения размеров цилиндров в соответствии с нагрузкой, которую они должны перемещать.Цилиндр, для перемещения которого требуется наименьшее давление, выдвигается первым. В конце своего хода давление в системе увеличивается, второй цилиндр выдвигается и так далее. Во многих случаях размер цилиндра определяется ограничением пространства и требованиями к силе. В этих случаях для приведения в действие цилиндров в необходимом порядке используются клапаны последовательности. Клапаны последовательности иногда имеют обратные клапаны, которые обеспечивают обратный поток из вторичного контура в первичный. Однако действие последовательности обеспечивается только тогда, когда поток идет от первичного контура ко вторичному.В некоторых приложениях блокировка может предотвратить выполнение последовательности до тех пор, пока основной привод не достигнет определенного положения. Это делается с помощью удаленных операций.

Редукционные клапаны

Наиболее практичными компонентами для поддержания низкого давления в пневматической системе являются редукционные клапаны. Редукционные клапаны обычно представляют собой открытые двухходовые клапаны, которые закрываются при наличии достаточного давления на выходе. Есть подкатегории редукционных клапанов: прямого действия и пилотного действия. Клапаны прямого действия – это редукционные клапаны , которые ограничивают максимальное давление во вторичном контуре независимо от изменений давления в основном контуре. Это предполагает, что рабочая нагрузка не создает обратного потока в порт редукционного клапана, и в этом случае клапан закроется. Сигнал измерения давления поступает из вторичного контура. Клапан работает в обратном направлении от предохранительного клапана, потому что они обычно закрыты и измеряют давление на входе. Когда выходное давление достигает настройки клапана, клапан закрывается, за исключением небольшого количества газа, который выходит из стороны низкого давления клапана, обычно через отверстие в золотнике.Золотник в редукционном клапане с пилотным управлением гидравлически уравновешивается давлением на выходе с обоих концов. Пилотный клапан сбрасывает достаточно газа, чтобы расположить золотник так, чтобы поток через главный клапан соответствовал требованиям контура пониженного давления. Если во время цикла поток не требуется, главный клапан закрывается. Утечка газа высокого давления в секцию пониженного давления клапана, затем возвращается в резервуар через предохранительный клапан с пилотным управлением. Этот тип клапана обычно имеет более широкий диапазон регулировки пружины, чем клапаны прямого действия, и обеспечивает лучшую повторяемость.Однако в гидравлических системах загрязнение масла может заблокировать поток к управляющему клапану, и главный клапан не сможет должным образом закрываться.

Уравновешивающие клапаны

Эти клапаны обычно закрыты и часто используются для поддержания установленного давления в части контура, обычно для уравновешивания груза. Тип клапана идеален для уравновешивания внешней силы или противодействия весу, как в прессе, чтобы не допустить его свободного падения. Первичный порт клапана соединен со штоком цилиндра, а вторичный порт соединен с направленным регулирующим клапаном.Давление устанавливается немного выше, чем требуется для предотвращения свободного падения груза. Когда жидкость под давлением течет к торцу крышки цилиндра, цилиндр расширяется и увеличивает давление в конце штока и сдвигает главный золотник в клапане. Это создает путь, который позволяет жидкости проходить через вторичный порт к гидрораспределителю и резервуару. Когда груз поднимается, встроенный обратный клапан открывается, позволяя цилиндру свободно втягиваться. Если необходимо сбросить противодавление в цилиндре и увеличить усилие в нижней части хода, уравновешивающим клапаном можно управлять дистанционно.Когда цилиндр выдвигается, клапан должен открываться, и его вторичный порт соединяется с резервуаром. Когда цилиндр втягивается, не имеет значения, что давление нагрузки ощущается в сливном канале, потому что обратный клапан обходит золотник клапана.

Регулирующие клапаны и регуляторы в приложениях управления

Понимание различий между регуляторами и регулирующими клапанами имеет решающее значение в отрасли автоматизации. Каждый из них имеет одинаковую важность, но выполняет разные функции и действует по-разному.Важно знать оба решения, чтобы разработчики процессов управления не сталкивались с серьезными проблемами и не тратили зря деньги и ресурсы.

Понимание различий

Во-первых, чтобы понять разницу между регуляторами и регулирующими клапанами, мы должны изучить компоненты каждого из них. С точки зрения конструкции, типичный контур управления позволяет регулирующим клапанам использовать ряд переменных процесса. Это зависит от того, какая переменная измеряется для управления (расход, уровень, температура, давление…).Переменная управления технологическим процессом сначала измеряется датчиком или передатчиком, а затем отправляется в главную систему управления. Чаще всего эта система известна как DCS или распределенная система управления. Эта система отвечает за интерпретацию того, как клапан должен реагировать на отклонение от заданного значения (заранее определенного). После этого сигнал передается обратно в систему управления DCS, которая, в свою очередь, сообщает, в какой степени привод должен закрыть или открыть клапан, чтобы вернуться к предварительно заданной уставке.

С точки зрения эксплуатации, основное различие между регулирующим клапаном и регулятором состоит в том, что регуляторы лучше определять как клапаны с технологическим приводом, для работы которых не требуется внешнее питание или даже источник воздуха для КИПиА. Обычно регулятор прикладывает давление регулируемой технологической жидкости к диафрагме. Затем та же самая диафрагма отклоняет сжатую пружину, чтобы добиться принудительного баланса с диафрагмой при заданном установленном давлении. При любом изменении регулируемого давления диафрагма вынуждена двигаться.Затем это вызывает изменение проходного сечения регулятора, что позволяет протекать большему или меньшему количеству технологической жидкости.

Поскольку использование давления технологической жидкости является средством управления, регуляторы функционируют как клапаны регулирования давления.

Еще одно отличие связано с расчетным давлением корпуса регулятора. Регулирующие клапаны способны выдерживать такое же давление снаружи клапана, как и на стороне впуска. Однако регулятор может иметь более низкое номинальное давление на самой стороне управляющего давления (регуляторе).Почему? Вы можете спросить. Это связано с тем, что давление технологической жидкости непосредственно прикладывается к компонентам кожуха диафрагмы.

Еще одно отличие – скорость. По сравнению с регулирующими клапанами скорость срабатывания регуляторов выше. Регуляторы могут мгновенно реагировать на изменения регулируемого давления.

Что касается технического обслуживания, они также просты в обслуживании и не имеют летучих выбросов.