Клапан напорный

78. Напорные клапаны

Общие сведения.

По характеру регулирования клапаны давления делятся на напорные клапаны, которые могут использоваться в качестве предохранительных или переливных клапанов, редукционные и клапаны разности давлений. Существуют также комбинированные аппараты, которые могут выполнять в гидросистемах одновременно функции редукционного и переливного клапанов (в зависимости от направления потока), редукционного клапана и реле давления.

Типы напорных клапанов

Напорные клапаны обеспечивают регулирование давление в гидравлической системе.

В зависимости от назначения данные клапаны делятся на три группы:

• предохранительные клапаны;

• клапаны подключения давления и отключения давления;

• редукционные клапаны.

Напорные клапаны могут быть с прямым и предварительным управлением. Тип применения определятся количеством жидкости, проходящей в единицу времени через клапан.

Предохранительные клапаны

Предохранительные клапаны предназначены для предохранения гидропривода от давления, превышающего установленное. Они действуют эпизодически лишь в аварийных режимах работы гидропривода (пропускают масло из напорной линии в сливную) в отличие от переливных клапанов, предназначенных для поддержания заданного давления путем непрерывного слива масла во время работы.

Рис. 1. — Схема действия предохранительного клапана

При незначительных расходах масла и рабочих давлениях применяют предохранительные клапаны прямого действия, в которых давление масла воздействует на шарик или плунжер, нагруженный с противоположной стороны усилием от пружины. Схема действия простейшего предохранительного клапана шарикового типа показана на рисунке. Насос 2 всасывает масло из резервуара 1 и подает его в гидросистему по трубопроводу 6. Давление масла действует на шарик 5 предохранительного клапана 3, прижатый к седлу пружиной 4.

Предохранительные клапаны должны поддерживать постоянным установленное давление в возможно более широком диапазоне изменения расходов масла, проходящих через клапан. В динамических режимах аппараты должны быть достаточно быстродействующими. Если при включении насоса или резком торможении гидродвигателя клапан вовремя не откроется, в системе может возникнуть резкий пик давления, приводящий к поломке насоса или разрыву трубопроводов. Однако повышение быстродействия часто вызывает потерю устойчивости, сопровождающуюся шумом и колебаниями давления в гидросистеме. Таким образом, конструкция клапана должна обеспечивать оптимальную величину демпфирования. В современных клапанах пик давления при резком измерении расхода не превышает 15-20%.

Рис. 1. – предохранительный клапан

Где 10 – рукоятка; 4- пружина ; 5 – стержень; 13 – втулка; 12 – крышка; 3 – гнездо.

Рис. 2 . – схема предохранительного клапана открытого

Пружина прижимает конус к гнезду. Усилие пружины может регулироваться бесступенчато с помощью вращающейся ручки. Точка подключения Р соединена с системой. Давление в системе действует на поверхность конуса. Когда конус выходит из гнезда, открывается канал Т.

Рис. 3.- условное обозначение клапана с непрямым управлением

На рис. 3. Показано условное обозначение предохранительного клапана с непрямым управлением. Отличительной особенностью данной конструкции является использование 2/2 распределителя (двухлинейного, двухпозиционного). Он обеспечивает разгрузку и безнапорный слив жидкости в бак в исходном положении гидросистемы, когда гидродвигатель не работает.

Клапаны подключения и отключения давления

Данные клапаны имеют конструкцию аналогичную конструкциям предохранительных клапанов. Они устанавливаются в основных линиях гидросистемы и включают или отключают гидропривод.

Клапаны подключения давления

Могут быть с прямым и предварительным управлением.

На рис. 4. Представлено условное обозначение клапана подключения давления с предварительным управлением.

Рис. 4.- клапан подключения давления с предварительным управлением

Для свободного движения жидкости в обратном направлении в данном устройстве используется обратный клапан.

Клапаны отключения давления

Рис. 5. – Клапан отключения давления

Данные клапаны применяют наиболее часто в гидросистемах совместно с гидроаккумуляторами. На рис. 5 представлен клапан отключения давления. Он состоит из основного клапана с предварительным управлением и обратного клапана. Клапаны осуществляют подачу жидкости из насоса в систему аккумулятора до тех пор, пока аккумулятор не наполнится. Первоначально жидкость поступает через обратный клапан. По мере увеличения давления в гидроаккумуляторе открывается основной клапан и жидкость сливается в бак.

Редукционные клапаны

Данные клапаны называют клапанами регулирования давления. Их отличительной особенностью является то, что они нормально-открытые. С их помощью производится ограничение давления на выходе. Давление на выходе остается постоянным, даже если давление на входе превышает установленные значения.

Рис. 6. – Редукционный клапан с прямым управлением

Редукционные клапаны бывают с прямым и предварительным управлением. Условное обозначение редукционного клапана с прямым представлено на рис. 6.

Редукционные клапаны служат для создания установленного постоянного давления в отдельных участках гидросистемы, сниженного по сравнению с давлением в напорной линии.

При рабочих давлениях до 10 МПа (в некоторых случаях до 20 МПа) для предохранения гидросистем от перегрузки, поддержания определенного постоянного давления или заданной разности давлений в подводимом и отводимом потоках масла, а также для дистанционного управления потоком и различных блокировок широко применяют гидроклапаны давления (напорные золотники). В этих аппаратах на торец золотника действует давление масла в одной линии управления, а на противоположный — давление в другой линии управления и регулируемое усилие пружины. Аппараты имеют две основных линии и две линии управления, причем, используя эти линии независимо или соединяя их, можно получить четыре исполнения клапана, имеющих различное функциональное назначение. Многофункциональность гидроклапанов давления не позволяет отнести их к какой-либо группе гидроаппаратов, поскольку они могут выполнять как функции регулирования, так и функции направления (работать в режиме предохранительного или переливного клапанов, а также регулируемых клапанов разности давлений и последовательности).

Рис 7. – Типовые схемы применения предохранительных клапанов с непрямым управлением: 1- насос; 2- манометр; 3- предохранительный клапан; 4- распределитель; 5- цилиндр.

К группе комбинированных аппаратов относятся регуляторы давления для уравновешивающих цилиндров и клапаны усилия зажима. Первые предназначены для поддержания установленного давления в отводимом потоке независимо от его направления и являются аппаратами непрямого действия, работающими в режиме редукционного или переливного клапанов. Вторые аналогичны по функциональному назначению, однако являются аппаратами прямого действия и могут дополнительно оснащаться микровыключателем, контролирующим осевое положение золотника в корпусе.

Исполнения. Клапаны давления имеют различные исполнения по конструкции, типу управления, диаметру условного прохода, присоединению и номинальному давлению.

Отечественными специализированными заводами выпускаются для станко-строительной промышленности клапаны нескольких конструктивных исполнений, основными из которых являются: клапаны типа Г(ПГ) с присоединительными размерами, принятыми в практике отечественного станкостроения; и МПГ с международными присоединительными размерами, а также предохранительные и редукционные клапаны по ГОСТ 21148 — 75 и ГОСТ 21129 — 75* с международными присоединительными размерами.

Большинство клапанов имеют ручное управление и лишь некоторые исполнения предохранительных клапанов имеют дистанционное электрическое управление разгрузкой.

9

studfiles.net

Изобретение относится к гидроаппаратуре, предназначенной для управления потоком жидкости или газа, в частности к напорным клапанам прямого действия, и может быть использовано в напорных трубопроводах, преимущественно в подающих водоводах для раздачи водопроводной воды, в частности питьевой.

Известен клапан по патенту US №4191358 «Выключатель», МПК F16K 7/00, F16K 7/07, опубликованный 04 марта 1980 г. Устройство представляет собой запорный клапан, предназначенный для отсечения (перекрытия) потока жидкости, идущей по трубопроводу.

Клапан содержит полый трубчатый корпус. Один конец корпуса образует входное отверстие, а противоположный — выходное отверстие. Клапан содержит пережимаемый трубчатый элемент, сделанный из упругого, эластичного материала и имеющий круглую боковину, механизм для закрепления трубчатого элемента в противоположных концах корпуса. В корпусе размещен центральный пропускной канал для пропускания жидкости. Эластичный элемент выполняет функцию регулировки потока: выключения или включения. Изменение объема эластичного элемента происходит за счет создаваемого внешнего усилия, а именно за счет подачи гидравлического или пневматического давления в специальную камеру.

Известен клапан по патенту US №4195810 «Запорный клапан», МПК F16K 7/00, F16K 7/07, опубликованный 01 апреля 1980 г. Клапан содержит полый корпус, содержащий отверстие управления, эластичный элемент. Указанный эластичный элемент работает в локальной зоне запорного клапана под воздействием управляющего потока, направленного перпендикулярно относительно направления движения подаваемого потока.

К недостаткам известных устройств (патент US №4191358 и патент US №4195810) следует отнести сложность конструкции за счет наличия пневматического (или гидравлического) привода. В рабочем режиме данное устройство требует дополнительных энергетических затрат, что увеличивает его энергоемкость.

Запорный клапан по патенту US №4195810 выбран в качестве ближайшего аналога.

Задачей предлагаемого изобретения является создание конструкции напорного клапана, который позволил бы обеспечить его высокую надежность и долговечность.

Технический результат, определяющий решение поставленной задачи, заключается в том, что в предлагаемой конструкции клапана отсутствуют механизмы подачи дополнительных управляющих потоков, что обеспечивает упрощение конструкции клапана, повышение надежности его работы, достижение требуемой плавности регулировки подачи и отключения воды, снижение энергоемкости.

Для достижения указанного технического результата предлагается конструкция напорного клапана, включающего запорный орган, запирающий в нормальном положении полость с входным отверстием, которое выполнено с возможностью соединения с питающим водоводом, и полость с выходным отверстием, предназначенным для подачи воды в рабочем режиме.

В отличие от ближайшего аналога напорный клапан выполнен в виде подающей втулки и соосно размещенной подвижной втулки. Подающая втулка оснащена перегородкой, которая делит ее внутреннюю полость на две части. В первой и второй частях подающей втулки выполнены радиальные перепускные отверстия.

При этом в качестве полости с входным отверстием использована первая часть внутренней полости подающей втулки, а в качестве полости с выходным отверстием — вторая часть указанной втулки.

Подвижная втулка установлена с возможностью перемещения вдоль продольной оси клапана, причем подвижная втулка выполнена подпружиненной. Подвижная втулка выполнена ступенчатой, при этом внутренняя полость ступени с большим диаметром выполнена в виде усеченного конуса. Между подающей и подвижной втулками соосно установлен жесткий цилиндр с окнами.

Выполнение запорного органа в виде эластичной трубки, размещенной соосно подающей втулке с возможностью образования полости между боковыми поверхностями подающей втулки и эластичной трубки, и клавиш, установленных в окнах жесткого цилиндра с возможностью отклонения от продольной оси клапана при перемещении подвижной втулки, позволяет обеспечить надежную герметизацию внутренней полости подающей втулки и выполненных в ней радиальных перепускных отверстий и требуемую плавность подачи воды в рабочем режиме. Дополнительно этому способствует выполнение эластичной трубки, плотно прилегающей к боковой поверхности подающей втулки, выполнение поверхностей клавиш, обращенных к эластичной трубке, ответными по форме к боковой поверхности эластичной трубки.

Установка на одном конце подающей втулки со стороны выходного отверстия дополнительной втулки и выполнение на другом конце подающей втулки со стороны входного отверстия выступа, а также выполнение выступа цилиндрическим и соосно подающей втулке позволяют надежно расположить жесткий цилиндр с зазором относительно боковой поверхности эластичной трубки.

Установка жесткого цилиндра с зазором относительно боковой поверхности эластичной трубки позволяет предохранять эластичную трубку и контролировать увеличение объема образовавшейся полости между боковыми поверхностями подающей втулки и эластичной трубки в рабочем режиме при подаче воды.

Дополнительно повышению надежности работы запорного клапана способствует выполнение окон жесткого цилиндра на высоте, величина которой соизмерима с величиной высоты, на которой выполнены радиальные перепускные отверстия в первой части внутренней полости подающей втулки.

Подпружиненная подвижная втулка установлена с возможностью ограниченного перемещения. С одной стороны перемещение подвижной втулки ограничивает пружина, с другой — клавиши. В данном случае рабочими являются боковые поверхности клавиш, направленные в сторону конической поверхности подвижной втулки. Пружина обеспечивает постоянный поджим подвижной втулки. Нахождение подвижной втулки в крайнем положении, когда коническая поверхность ее внутренней полости упирается в боковую поверхность клавиш, способствует прижатию клавиш к поверхности эластичной трубки, что обеспечивает надежную герметизацию радиальных перепускных отверстий.

В случае перемещения подвижной втулки, когда под действием силового привода пружина сжата, клавиши перестают воздействовать на эластичную трубку. Вода под давлением поступает через радиальные перепускные отверстия из первой части внутренней полости подающей втулки с входным отверстием во вторую часть внутренней полости подающей втулки, образуя при этом за счет эластичных и упругих свойств эластичной трубки полость между боковыми поверхностями эластичной трубки и подающей втулки.

В заявленной конструкции напорного клапана отсутствуют движущиеся уплотнительные элементы, находящиеся внутри потока воды, что в отличие от клапанов других видов повышает его надежность и, кроме того, улучшает качество подаваемой воды.

В целом совокупность признаков предложенного технического решения напорного клапана обеспечивает упрощение конструкции клапана, повышение надежности его работы, достижение требуемой плавности регулировки, снижение энергоемкости. Кроме того, конструкция напорного клапана обеспечивает его долговечность и ремонтоспособность.

На фиг.1-4 изображен напорный клапан.

Сущность заявляемого технического решения поясняется чертежами, на которых изображены:

Фиг.1 — изображен продольный разрез напорного клапана в нормально закрытом положении.

Фиг.2 — изображен поперечный разрез подающей втулки в месте выполнения радиальных перепускных отверстий первой части внутренней полости.

Фиг.3 — изображен поперечный разрез подающей втулки в месте выполнения радиальных перепускных отверстий второй части внутренней полости.

Фиг.4 — изображен продольный разрез напорного клапана в рабочем режиме.

Напорный клапан содержит (фиг.1) подающую 1 втулку и соосно размещенную подвижную 2 втулку. Подающая 1 втулка оснащена перегородкой 3, делящей ее внутреннюю полость на две части: первую 4 и вторую 5. При этом в качестве полости с входным 6 отверстием использована первая 4 часть внутренней полости подающей 1 втулки, а в качестве полости с выходным 7 отверстием использована вторая 5 часть подающей 1 втулки.

В указанных первой 4 и второй 5 частях подающей 1 втулки выполнены радиальные перепускные отверстия. На фиг.2 изображены радиальные перепускные 8 отверстия, выполненные в первой 4 части подающей 1 втулки. Радиальные перепускные 8 отверстия могут быть выполнены под углом 120° друг относительно друга. На фиг.3 изображены радиальные перепускные 9 отверстия, выполненные во второй 5 части подающей 1 втулки. Радиальные перепускные 9 отверстия могут быть выполнены под углом 90° друг относительно друга.

Подвижная 2 втулка установлена с возможностью перемещения вдоль продольной оси клапана и выполнена ступенчатой. Внутренняя полость ступени 10 большего диаметра подвижной 2 втулки выполнена в виде усеченного конуса. Основание усеченного конуса большего диаметра направлено в сторону входного 6 отверстия клапана. Подвижная 2 втулка может быть выполнена с возможностью соединения с силовым приводом (на чертеже не показан).

Между подающей 1 втулкой и подвижной 2 втулкой соосно установлен жесткий 11 цилиндр с окнами 12.

Запорный орган выполнен в виде эластичной 13 трубки, размещенной соосно подающей 1 втулке с возможностью образования полости между боковыми поверхностями подающей 1 втулки и эластичной 13 трубки, и клавиш 14, установленных в окнах 12 жесткого 11 цилиндра с возможностью отклонения от продольной оси при перемещении подвижной 2 втулки. Подвижная 2 втулка установлена с возможностью ограниченного перемещения. С одной стороны перемещение подвижной 2 втулки ограничивает пружина 15, с другой — клавиши 14, в частности их боковые 16 поверхности, направленные в сторону конической поверхности подвижной 2 втулки. Боковые 16 поверхности клавиш 14, направленные в сторону конической поверхности подвижной 2 втулки, могут быть выполнены, например, с выступами.

Пружина 15 размещена между торцом, образованным перепадом ступеней подвижной 2 втулки, и дополнительной 17 втулкой. Выступ 18 выполнен цилиндрическим, соосно подающей втулке и размещен на конце указанной втулки, обращенном в сторону входного отверстия 6.

Жесткий 11 цилиндр размещен между дополнительной 17 втулкой, установленной на подающей 1 втулке, и цилиндрическим 18 выступом. Цилиндрический 18 выступ может быть выполнен с соосно расположенными бортами 19 для крепления жесткого 11 цилиндра.

Эластичная 13 трубка может быть выполнена из силиконовой резины, а жесткий 11 цилиндр может быть выполнен, например, из капролона или полиамида.

Напорный клапан работает следующим образом.

В исходном состоянии напорный клапан имеет нормально закрытое положение. В этом режиме клавиши 14 прижимают эластичную 13 трубку к радиальным перепускным 8 отверстиям. Эластичная 13 трубка работает как мембрана и обеспечивает герметичность первой 4 части внутренней полости подающей 1 втулки. Этому способствует выполнение обращенных к эластичной 13 трубке боковых 20 поверхностей клавиш 14 ответными к боковой поверхности эластичной 13 трубки.

Клавиши 14 поджаты посредством подвижной 2 втулки. Постоянный поджим обеспечивает пружина 15. Подача воды не производится.

Открывание напорного клапана происходит при сдвигании подвижной 2 втулки под воздействием силового привода (не показан), например механического.

Вода под давлением через входное 6 отверстие подающей 1 втулки поступает в первую 4 часть внутренней полости подающей 1 втулки, далее в радиальные перепускные 8 отверстия, при этом за счет эластичных и упругих свойств эластичной 13 трубки образуется полость между боковыми поверхностями эластичной 13 трубки и подающей 1 втулки (фиг.4). За счет зазора, с которым жесткий 11 цилиндр установлен относительно боковой поверхности эластичной трубки 13, производят ограничение и защиту образовавшейся полости. Из образованной полости вода поступает через радиальные перепускные 9 отверстия во вторую 5 часть внутренней полости подающей 1 втулки и через выходное 7 отверстие поступает в водовод. При перемещении подвижной 2 втулки жесткий 11 цилиндр выполняет функцию направляющей.

При возврате подвижной 2 втулки в исходное положение клавиши 14 прижимают эластичную 13 трубку. За счет упругих сил материала эластичная 13 трубка вытесняет воду из образовавшейся полости и плотно прижимается к боковой поверхности подающей 1 втулки. Подача воды прекращается. В зависимости от заданного режима рабочие циклы напорного клапана повторяются.

1. Напорный клапан, включающий запорный орган, запирающий в нормальном положении полость с входным отверстием, которое выполнено с возможностью соединения с питающим водоводом, и полость с выходным отверстием, предназначенным для подачи воды в рабочем режиме, выполненный в виде подающей втулки и соосно размещенной подвижной втулки, подающая втулка оснащена перегородкой, делящей ее внутреннюю полость на две части, в первой и второй частях подающей втулки выполнены радиальные перепускные отверстия, подвижная втулка установлена с возможностью перемещения вдоль продольной оси клапана, выполнена ступенчатой, внутренняя полость ступени большего диаметра выполнена в виде усеченного конуса, между подающей и подвижной втулками соосно установлен жесткий цилиндр с окнами, запорный орган выполнен в виде эластичной трубки, размещенной соосно подающей втулке с возможностью образования полости между боковыми поверхностями подающей втулки и эластичной трубки, и клавиш, установленных в окнах жесткого цилиндра с возможностью отклонения от продольной оси клапана при перемещении подвижной втулки, подвижная втулка выполнена подпружиненной, причем на подающей втулке со стороны выходного отверстия установлена дополнительная втулка, а со стороны входного отверстия выполнен выступ.

2. Напорный клапан по п.1, отличающийся тем, что в качестве полости с входным отверстием использована первая часть внутренней полости подающей втулки, а в качестве полости с выходным отверстием использована вторая часть внутренней полости указанной втулки.

3. Напорный клапан по п.1, отличающийся тем, что эластичная трубка выполнена плотно прилегающей к боковой поверхности подающей втулки и герметизирующей радиальные перепускные отверстия подающей втулки при отключенной подаче воды.

4. Напорный клапан по п.1, отличающийся тем, что обращенные к эластичной трубке поверхности клавиш выполнены ответными к боковой поверхности эластичной трубки.

5. Напорный клапан по п.1, отличающийся тем, что выступ на подающей втулке выполнен цилиндрическим и соосно указанной втулке.

6. Напорный клапан по п.1 или 5, отличающийся тем, что жесткий цилиндр размещен между дополнительной втулкой и цилиндрическим выступом подающей втулки.

7. Напорный клапан по п.1, отличающийся тем, что жесткий цилиндр установлен с зазором относительно боковой поверхности эластичной трубки.

8. Напорный клапан по п.1, отличающийся тем, что окна жесткого цилиндра выполнены на высоте, величина которой соизмерима с величиной высоты выполнения радиальных перепускных отверстий в первой части внутренней полости подающей втулки.

9. Напорный клапан по п.1, отличающийся тем, что подвижная втулка установлена с возможностью ограниченного перемещения.

10. Напорный клапан по п.1, отличающийся тем, что подвижная втулка выполнена с возможностью соединения с силовым приводом.

11. Напорный клапан по п.1, отличающийся тем, что пружина, ограничивающая перемещение подвижной втулки, размещена между торцом, образованным перепадом ступеней подвижной втулки, и дополнительной втулкой.

12. Напорный клапан по п.1, отличающийся тем, что эластичная трубка выполнена из силиконовой резины.

www.findpatent.ru

   Гидравлические клапаны (гидроклапаны) давления – регулирующие гидроаппараты, предназначенные для управления давлением рабочей жидкости в гидроприводе. К ним относятся напорные (предохранительные и перелевные), редукционные клапаны, клапаны разности давления и другие.

   В гидроприводе строительных и дорожных машин наибольшее распространение получили напорные клапаны, например, в гидроприводе полноповоротного экскаватора устанавливают от 8 до 14 напорных клапанов, в гидроприводе стрелового самоходного крана – от 4 до 12, в гидроприводе погрузчика – 4…5.

   Напорные клапаны предназначены для ограничения или поддержания давления в гидролиниях путем непрерывного или эпизодического слива рабочей жидкости. В зависимости от функционального назначения их принято делить на предохранительные и переливные, несмотря на идентичность конструкций.

   Предохранительные клапаны используются для защиты гидропривода от сверхустановленного давления рабочей жидкости путем слива жидкости в моменты увеличения этого давления. Это клапаны эпизодического действия, т. е. при нормальных давлениях они закрыты и открываются лишь при давлении рабочей жидкости в гидросистеме, превышающем установленное.

   Переливные клапаны поддерживают заданное давление благодаря непрерывному сливу жидкости во время работы. Их широко применяют в гидроприводах с дроссельным регулированием.

   Напорные клапаны различают по следующим признакам:

• ·        по конструкции запорно-регулирующего элемента – шарикового, конического и золотникового типа;
• ·        по воздействию на запорно-регулирующий элемент – прямого и непрямого действия.

   В клапанах прямого действия открытие запорно-регулирующсго элемента (образование рабочего проходного сечения) происходит в результате непосредственного воздействия потока рабочей жидкости на этот элемент. С ростом номинального давления и расхода резко увеличиваются усилия и размеры пружин клапанов прямого действия, что ведет к возрастанию габаритов самого клапана. Поэтому в гидроприводах с высоким давлением (более 25 МПа) чаще всего применяются клапаны непрямого действия (двухкаскадныс клапаны), представляющие собой совокупность двух клапанов: основного (второй каскад) и вспомогательного (перный каскад). В этих клапанах рабочее проходное сечение основного клапана изменяется в результате воздействия потока рабочей жидкости на запорно-регулирующий элемент вспомогательного клапана.

   Схема напорного клапана прямого действия привсдсна на рис. 2.1. В корпусе 2 (а) имеются каналы для подсоединения клапана к гидролинии, в которой требуется ограничить давление, а также канал для подсоединения к сливной гидролинии. В корпусе размещены запорно-регулирующий элемент 1 шарикового типа, пружина 3 и регулировочнй винт 4. Запорно-регулирующий элемент (шарик) под действием усилия пружины прижимается к седлу и закрывает рабочее окно клапана, При повышении давления в защищаемой клапаном гидролинии на шарик будет действовать сила давления жидкости, превышающая усилие пружины. Шарик отойдет от седла и пропустит часть жидкости на слив, ограничивая давление в гидролинии. Давление настройки клапана регулируется изменением усилия пружины с помощью винта.

1 – шарик; 1’ – золотник; 2 – корпус; 3 – пружина; 4 – регулировочный винт

Рисунок 2.1. Схема напорного клапана прямого действия шарикового (а) и золотникового (б) типа и условное обозначение (в)

   Такая конструкция проста и надежна в работе, не требует точной подгонки шарика к седлу, малочувствительна к загрязнению рабочей жидкости. Однако шариковые напорные клапаны применимы лишь при относительно небольших давлениях и кратковременном действии, так как при длительной работе шарик вследствие вибрации неравномерно вырабатывает (разбивает) седло клапана. Поэтому данные клапаны используют в качестве предохранительных в гидросистемах низкого давления, поскольку в этом случае клапан работает эпизодически.

   В качестве переливных клапанов по этой причине применяются, как правило, клапаны с запорно-регулирующим элементом золотникового типа, схема одного из которых приведена на рис. 2.1, б.

   Рассмотрим одну из схем напорного клапана непрямого действия (рис. 2.2, а). В корпусе 1 размещен основной клапан конического типа 7, выполненный вместе с поршнем 6. Вспомогательный клапан, управляющий основным, содержит шарик 2, пружину 3 и регулировочный винт 4. Напорная полость А с помощью дросселя 8 соединяется с рабочей полостью Б вспомогательного клапана и полостью Г основного клапана для уменьшения усилия пружины 5. Полость В через канал Д соединяется со сливной гидролинией.

   При давлении в напорной гидролинии и полости А, меньшем давления настройки, шарик под усилием пружины 3 закрывает рабочее проходное сечение вспомогательного клапана. При этом давление в полости Г основного клапана равно давлению в полости А, а так как эффективные площади поршня со стороны полостей А и Г выбираются равными, то суммарное усилие на клапан, создавасмое давлением жидкости, будет равно нулю. Рабочее проходное сечение основного клапана под действием пружины 5 будет закрыто.

а – схема; б – условное обозначение

Рисунок.2.2. Напорный клапан непрямого действия

   При давлении рабочей жидкости в полости А больше допустимого увеличивастся давление в полости Б. При этом открывается шариковый клапан и рабочая жидкость поступает в полость В и по каналу Д в сливную гидролинию. Появление расхода жидкости через дроссель и вспомогательный клапан приводит к уменьшению давления в полости Г основного клапана. Под действием давления в полости А поршень сместится вверх и откроет рабочее окно основного клапана. При этом давление в напорной гидролинии и полости А падает, поршень смещается вниз и клапан закрывается.

   Величина давления настройки клапана непрямого действия определяется усилием пружины 3, которое изменяется с помощью регулировочного винта 4.

   В зависимости от последовательности установки и срабатывания предохранительные клапаны условно разделяются на первичные и вторичные.

   Первичные клапаны обычно устанавливают в напорной гидролинии насоса или в напорной секции гидрораспределителя. Они предохраняют насос от сверхустановленных давлений, обеспечивают его разгрузку.

   Вторичные клапаны устанавливают в гидролинии после гидрораспределителя или прикрепляют на корпусе гидрораспределителя к его рабочим отводам. Эти клапаны предохраняют гидродвигатели и другие гидроагрегаты от сверхустановленных давлений, возникающих от реактивных или инерционных нагрузок в гидродвигателях. Конструкции гидроклапанов давления отличаются большим разнообразием.

   Предохранительный клапан, установленный в гидросистеме, предназначен для защиты насоса и гидроцилиндра от перегрузки. При увеличении частоты вращения двигателя клапан ограничивает подачу рабочей жидкости в гидросистему и давление в ней. Клапан отрегулирован на давление 12,5МПа и опломбирован. В корпусе 5 предохранительного клапана установлен золотниковый клапан (гильза 11, золотник 13, пружина 12) и шариковый клапан с шариком 16.

   Действие предохранительного клапана. Рабочая жидкость подается в полость VIII и, пройдя дроссельное отверстие VII, поступает к гидравлическому рулевому механизму. С увеличением расхода через дроссель VII увеличивается и давление в полостях VIII и I. При определенном (расчетном) расходе давление в полости I достигает такой величины, что сила, действующая на торец золотника 13, превышает сопротивление пружины 1, золотник смещается вправо (по рисунку) и открывает окна в гильзе 11. Рабочая жидкость проходит в полость II, соединенную со сливной гидролинией. В дальнейшем с увеличением подачи жидкости в полость VIII расход через дроссель VII увеличивается незначительно, а излишек жидкости поступает в сливную гидролинию. Таким образом, ограничивается подача жидкости к гидрорулю.При увеличении давления в полости VI увеличивается давление и в связанной с ней через дроссель V полости IV. При определенном давлении в полости IV открывается шариковый предохранительный клапан и жидкость из этой полости поступает в полость II. После этого увеличение давления в полости IV прекращается. Давление в полости VI и в связанных с ней полостях VIII и I продолжает увеличиваться, пока не достигнет величины, обусловленной сопротивлением дросселя V расходу, созданному клапаном 16. Одновременно золотник 13, преодолевая усилие пружины 12,занимает положение, обусловленное перепадом давления жидкости в полостях I и IV, открывая окна в гильзе 11 на величину, обеспечивающую сброс избыточного давления. Таким образом, ограничивается давление в системе рулевого управления. Давление регулируется винтом 2.

for-engineer.info

Доброго времени суток, уважаемые читатели блога nasos-pump.ru

В рубрике «Принадлежности» рассмотрим обратные клапана для воды. Обратный клапан – это защитная арматура прямого действия, пропускающая проток жидкости, газа или пара в одном направлении. Направление протока рабочей среды указывается стрелкой на корпусе изделия. В случае изменения потока рабочей среды на обратное направление, происходит надежное запирание этого потока. Корпуса обратных клапанов могут быть изготовлены из бронзы или латуни, пластика, углеродистой стали или чугуна, нержавеющей стали. Отдельные конструктивные элементы клапанов изготавливаются из нержавеющей, легированной или ферритной стали, разных типов чугуна, а также различных жаропрочных или коррозионно-устойчивых сплавов. Для герметизации седла клапанов используются разные уплотнители, которые в зависимости от условий эксплуатации и назначения могут быть изготовлены из резины, пластика или специальных сплавов. По конструкции изделия делятся на типы шаровые, подъемные, поворотные и т. д. Такое многообразие применяемых материалов и видов конструкций позволяет применять обратные клапана для воды в различных инженерных системах. Они используются в системах водоснабжения и теплоснабжения, кондиционирования и вентиляции, канализации и т. д. Широко применяется данная арматура и в промышленности для различных технологических процессов. Также как и любая арматура,   обратные клапана изготавливаются с различными способами присоединения к трубопроводам. В зависимости от типоразмера это может быть муфтовое фланцевое или межфланцевое подсоединение. Такую высокую популярность применения клапанов обратных можно объяснить их надежностью и безотказностью в работе, простотой конструкции, а также относительно невысокой стоимостью и ремонтопригодностью.

Типы, устройство и конструкция клапанов

Рассмотрим основные типы обратных клапанов, устройство и их конструкцию. Муфтовые и фланцевые осевые обратные клапана без сеточки и с сеточкой (Рис. 1).

Применяется данная арматура в установках повышения давления воды, в гидравлических и пневматических промышленных системах. Они идеально подходят для горячего, холодного водоснабжения и отопления. Монтируются арматура в горизонтальном и вертикальном положениях, она имеет малое сопротивление протоку и тихую работу. Наиболее часто используемые типоразмеры данной арматуры это 3/8″, 1/4″, 1/2″, 3/4″, 1″, 1 1/4″, 1 1/2″, 2″. Выпускаются промышленностью муфтовые клапана до 4″ включительно, но наиболее широко они применяются только на трубопроводах до 2″. На диаметры трубопроводов больше 2″ чаще всего применяются фланцевая арматура.

Устройство осевого латунного муфтового клапана обратного (Рис. 2). Клапан состоит из корпуса (Поз. 5). Корпуса изготавливаются или из латуни или бронзы. В корпус устанавливается шток с тарелкой или диском (Поз. 2). Шток и тарелка изготавливаются из нитрил-нейлона, латуни или бронзы. В качестве уплотнителя используется резина EPDM (Поз. 4). Для надежного запирания клапанов используется пружина (Поз. 2), которая изготавливаемая из нержавеющей стали. Закрывает всю эту конструкцию крышка (Поз. 1). Внутренняя часть крышки корпуса является седлом. Крышки изготавливаются из латуни или бронзы.

Разновидностью осевого муфтового клапана является донный клапан, который дополнительно комплектуется сеточкой изготовленной из нержавеющей стали. Клапана с сеточкой устанавливаются на всасывающих трубопроводах в скважинах или емкостях и служат для защиты от попадания в насосы посторонних предметов и мелких насекомых. Как известно, для постоянной эксплуатации самовсасывающих поверхностных центробежных насосов,  центробежных насосов с выносным эжектором или нормально всасывающих насосов, при заборе воды из скважины или емкости когда она находятся ниже оси всасывания насоса, на всасывающий трубопровод обязательно необходимо монтировать обратный клапан с сеточкой. Чтобы насос или автоматическая насосная станция начали подавать в систему воду, перед их включением нужно заполнить водой всасывающий трубопровод и сам насос. Если клапан не устанавливать, то заполнить подающий трубопровод водой будет очень проблематично. Чтобы каждый раз после отключения насоса или станции не проводить процедуру заполнения насоса и трубопровода водой и монтируется обратный клапан на всасывающий трубопровод. Теперь после остановки насоса не нужно каждый раз заполнять всю систему водой.

Клапана обратные подъемные муфтовые и фланцевые. Данный вид арматуры подразделяется на два типа подпружиненные и бес пружинные (Рис.3).

Пружинные подъемные обратные клапана изготавливаются из чугуна или стали и выпускаются на типоразмеры от Ду 15 до Ду 300, могут монтироваться как в горизонтальном положении, так и в вертикальном. В без пружинных клапанах посадка затвора на седло происходит под воздействием собственного веса, и монтировать их следует в горизонтальном положении, а в вертикальном только при восходящих потоках. Применяется, подъемные муфтовые и фланцевые обратные клапана, в установках повышения давления воды, в водопроводных и поливочных системах при перекачке очищенной и немного загрязненной воды или не агрессивных жидкостей. Данный тип оборудования характеризуется высокой надежностью, широкой сферой использования, простотой конструкции и безотказностью. Устройство подъемных фланцевых клапанов (Рис. 4).

Корпус клапана (Поз. 1), основной элемент конструкции, изготавливается из чугуна или стали. Рабочий элемент – диск (Поз. 4), изготавливается из чугуна или нержавеющей стали. Седловое уплотнение диска (Поз. 2) служит для уплотнения седла и диска, изготавливается из материалов латунь-резина, нержавеющая сталь-резина. Крышка корпуса (Поз. 3) служит для проведения ревизии или ремонта клапана, изготавливается из чугуна или стали. Уплотнение корпуса (Поз. 5) предназначено для уплотнения крышки и изготавливается из волокна с графитом. Пружина (Поз. 6) предназначена для надежного запирания обратного клапана и изготавливается из нержавеющей стали.

Клапан обратный двустворчатый межфланцевый (Рис. 5) устанавливается на вертикальных участках при восходящих потоках и горизонтальных участках трубопровода.

Применяется данная арматура в насосных системах водоснабжения и газа, а также воздушного кондиционирования. Рабочей средой может быть вода, воздух или слабо агрессивная среда. Типоразмеры от Ду 50 до Ду 800, межфланцевый монтаж. Конструктивно двустворчатый межфланцевый клапан состоит из корпуса (Поз. 1), створок (Поз. 2) изготавливается эти элементы из чугуна, ковкого чугуна, стали или нержавеющей стали. Уплотнение (Поз. 3) изготавливается из нитрила, EPDM, Viton. Пружина (Поз.4) и ось (Поз. 5) изготавливаются из нержавеющей стали.

Створчатый межфланцевый обратный клапан (Рис. 6) монтируются на горизонтальном участке трубопровода или вертикальном участке трубопроводе с восходящим потоком.

Они очень компактны, имеют простую и надежную конструкцию, обладают малыми потерями давления, малым весом и встроенными в корпус уплотнениями. Применяются для систем теплоснабжения, отопления, холодоснабжения, а также в поливочных и оросительных системах и воздушных установках. Рабочая среда вода, воздух, слабо агрессивные среды. Типоразмеры межфланцевых обратных клапанов от Ду 40 до Ду 1000. Имеют компактную и простую конструкцию. Корпус (Поз. 1) и диск (Поз. 3) изготавливается из стали, нержавеющей стали. Уплотнение для фланцев (Поз. 2) и уплотнение седла (Поз. 4) изготавливается из нитрила, EPDM, Viton.

Шаровые муфтовые и фланцевые обратные клапана (Рис. 7) нашли свое широкое применение в системах канализации и водоотведения.

 Основная рабочая среда клапанов для канализации это канализационные стоки, вязкие и загрязненные жидкости Они могут монтироваться как вертикальном, так и в горизонтальном положениях, Имеют полный проход и малые потери благодаря самоочищаемуся шару, который передвигается под воздействием потока жидкости. Внутренняя часть клапана механически обработана для хорошей герметичности и предотвращения возможности заклинивания шара, позволяет легко провести чистку и ревизию обратного клапана. Муфтовые шаровые клапана выпускаются на типоразмеры от 1″ до 2 1/2″, на большие типоразмеры выпускаются клапана с фланцевым соединением.

Устройство шарового клапана (Рис. 8).

Клапан состоит из корпуса (Поз. 1). Корпус изготавливают из ковкого чугуна. Внутри корпуса находится шар (Поз. 2). Шар изготовлен из стали и покрыт нитрилом, специальным само очищающимся материалом. Крышка (Поз.3) также изготавливается из ковкого чугуна. Основное назначение крышки это проведения ревизии и обслуживания арматуры. Для уплотнения крышки применяется прокладка (Поз. 4). Крепится крышка к корпусу клапана при помощи крепежа. Изготовлены крепежные болты, и гайки из нержавеющей стали.

Мы рассмотрели только несколько типов и конструкций обратных клапанов, на самом деле их намного больше, и рассказать обо всех видах в одной статье довольно сложно.

Рекомендации по монтажу

Основные рекомендации при монтаже обратных клапанов следующие:

• При монтаже самовсасывающих насосов или автоматических насосных станций на всасывающем трубопроводе всегда надо монтировать обратный клапан с сеточкой, для предотвращения опорожнения насоса и всасывающего трубопровода после остановки насоса. Клапан с сеточкой выполняет еще и защитную функцию, он защищает оборудование от попадания в него посторонних частиц – листьев, веток и мелких насекомых. Для исключения подсасывания в систему воздуха, трубопровод с клапаном необходимо погружать в воду, минимум, на 30-50 сантиметров.
• Обратный клапан следует монтировать также на напорном трубопроводе сразу же за насосом, для защиты оборудования от гидравлических ударов. Диаметр клапана должен быть того же диаметра, что и напорный патрубок насоса.
• При монтаже скважинных насосов заводы производители рекомендуют через каждые 100 метров трубы в скважине устанавливать обратный клапан, для уменьшения нагрузки на двигатель и рабочие колеса при включениях и выключениях насоса. Если глубина скважины меньше 100 метров, то обратный клапан следует монтировать сразу же на выходе трубопровода из скважины.
• Для защиты дренажных и фекальных насосов от обратного потока перекачиваемой среды из канализации, на напорном трубопроводе надо монтировать муфтовый или фланцевый шаровой обратный клапан.
• Если в системе водоснабжения или отопления установлено несколько насосов, то на напорной линии, за каждым насосом необходимо монтировать обратный клапан, такого же диаметра как и выходной патрубок насоса, Это делается для того, чтобы не происходило шунтирование основной магистрали через не работающий насос.

Эксплуатация, обслуживание и ремонт

Конструкция обратных клапанов проста и надежна, поэтому при соблюдении условий эксплуатации не требуется постоянный уход и ремонт. Необходимо проводить периодический осмотр клапанов на предмет протекания рабочей среды. При необходимости следует провести подтяжку болтов. Для контроля работоспособности и проверки их герметичности, необходимо проводить дренирование участка трубопровода. После дренажа надо проконтролировать показание манометра после обратного клапана. Если давление на манометре не изменилось, то арматура работает надежно. Если давление упало на обоих манометрах, значит, есть утечки и клапан потерял герметичность. Изделие нужно демонтировать и провести чистку, так как наиболее вероятной причиной выхода из строя это загрязнение проходного сечения клапана. В случае заклинивания обратного клапана также нужно произвести его ревизию и обслуживание. При проведении ревизии нужно обратить внимание на посадочные места для штока с тарелкой (Рис. 2) в корпусе и крышке клапана. Если в корпусе клапана или крышке посадочные места разбиты, то обратный клапан может заклинить или не закрываться. Выработка также может быть и на самом штоке, особенно если он изготовлен из нитрил-нейлона В таких случаях нужно покупать новый обратный клапан. Если муфтовый клапан не закрывается, то одной из причин может быть поломка пружины. Такое случается крайне редко, но учитывая качество нашей воды возможно. Эту поломку можно устранить, необходимо выкрутить крышку и вытащить шток с пружиной. Крышка клапана обычно посажена на герметик и чтобы ее разобрать, нужно нагреть клапан с помощью строительного фена. Нагревать нужно аккуратно, чтобы не повредить резиновое уплотнение или шток если он из нитрил-нейлона. Подобрать нужную пружину можно подобрать или взять из старого обратного клапана. Затем клапан собрать. Но можно и купить новый обратный клапан  и не тратить время. Вот пожалуй все.

Спасибо.

P.S. Понравился пост? Порекомендуйте его в социальных сетях своим друзьям и знакомым.

nasos-pump.ru

Другие статьи по теме:

Насос с измельчителем для навоза Асанизаторная машина Фановая вентиляция Дренажные насосы для канализации в частном доме Сколько весит кольцо жби Рекуператор для частного дома своими руками