В этой статье мы подробно рассмотрим гидравлические клапаны и их преимущества.
В статье будут более подробно рассмотрены такие темы, как:
- Принцип работы гидравлических клапанов
- Классы и типы гидрораспределителей
- Преимущества и недостатки гидравлических клапанов
- И многое другое…
Глава 1: Принцип действия гидравлических клапанов
В этой главе мы обсудим, что такое гидравлические клапаны и какие методы управления потоком они используют.
Что такое гидравлический клапан?
Гидравлический клапан или гидропривод представляет собой механическое устройство, которое регулирует поток гидравлической жидкости в гидравлической системе. Гидравлические системы обычно представляют собой системы высокого давления, в среднем от 200 до 700 бар и выше. Это означает, что они должны быть изготовлены из материалов, способных выдерживать такое высокое давление. Способы управления этими клапанами также обширны. Ими можно управлять физически и механически с помощью электрического привода, гидравлики и пневматики.
Методы управления потоком, используемые гидравлическими клапанами
Различные методы управления потоком, используемые гидравлическими клапанами, включают:
Регулирование потока
Дроссельное управление потоком — это когда размер пути жидкости регулируется таким образом, чтобы можно было изменять скорость потока. На изображении выше изменение площади поперечного сечения клапана поможет изменить скорость потока. Принцип Бернулли объясняет это лучше всего.
В конической трубке Бернулли, изображенной ниже, изменение диаметра трубы от d1 до d2 увеличит скорость жидкости, протекающей через нее (V1 < V2), независимо от того, наклонена труба или нет. Увеличение скорости трубы означает, что скорость потока также увеличилась, как показано выше. Таким образом, любой механизм, который будет изменять площадь поперечного сечения клапана, будет эффективно изменять скорость потока.
Регулятор расхода с компенсацией давления
Регуляторы потока с компенсацией давления предназначены для поддержания постоянного объемного расхода, несмотря на любые перепады давления на клапане.
Он будет состоять из регулируемого отверстия и механизма, компенсирующего потери давления. Жидкость будет течь по пути, как показано выше. Он поступает через входное отверстие, размер которого регулируется компенсатором давления. В данном примере компенсатор давления представляет собой золотник компенсатора. Золотник компенсатора подпружинен, так что результирующая сила пружины, гидравлическая нагрузка и поступающая жидкость заставят его открыть входное отверстие до нужного размера, чтобы поддерживать постоянный объемный расход даже при перепадах давления в системе.
Разновидностью регулирующего клапана с компенсацией давления является регулирующий клапан с температурной компенсацией. Это изменение возникает из-за того, что иногда рабочая температура может подняться так, что установленные допуски в отверстиях станут неточными. Компенсаторы температуры устанавливаются для компенсации этих изменений.
Фиксированное управление потоком
Это самый простой метод управления потоком жидкости. Он состоит из просверленного отверстия, которое выступает в качестве прохода для заблокированного прохода жидкости. При использовании для управления потоком он обычно включается последовательно с гидравлическим насосом.
Регулируемый контроль потока
Обычный регулируемый клапан управления потоком является приоритетным клапаном. Клапаны приоритета будут переключать поток только на требуемый выход в данный момент времени. Например, если давление в системе упадет до определенной степени, приоритетный клапан заблокирует другие выходы только для того, чтобы обеспечить критически важный выход. Это достигается за счет нагрузки пружины, которая реагирует в зависимости от приложенного давления.
Глава 2: Классы и типы гидравлических клапанов
Гидравлические клапаны можно использовать для любой из следующих трех основных целей, которые впоследствии являются классами гидравлических клапанов:
- Контроль расхода жидкости
- Мониторинг и контроль давления жидкости в системе или линии
- Направление управляющей жидкости
В этом разделе будет описан каждый из этих трех классов гидравлических клапанов с примерами типов клапанов для каждого из них.
Гидравлические клапаны управления потоком
В гидравлической системе эти клапаны используются для поддержания или регулировки расхода гидравлической жидкости. Обычно они имеют средства для регулировки скорости потока. Обычно это отверстие или порт, который может изменить площадь проходного сечения, и, изменяя эту площадь проходного сечения, он затем влияет на скорость потока.
Типичным примером может быть управление скоростью выдвижения или втягивания гидравлического цилиндра. Иногда это может быть гидромотор или любой другой гидропривод. Скорость работы напрямую связана с расходом гидравлической жидкости.
Уменьшение скорости потока снизит скорость, а увеличение скорости потока увеличит рабочую скорость. Больший расход соответствует большей силе, действующей на поршень, что также означает большую скорость, с которой цилиндр втягивается или выдвигается.
Типы клапанов управления потоком
Клапаны управления потоком различаются в зависимости от принципа, который они используют для изменения скорости потока. Скорость потока также является общим термином, поскольку существует более одного типа скорости потока. Существует объемный расход, который выражается в мм3/сек. Это используется для вычисления линейных скоростей в штоках гидравлических поршней.
Существует весовой расход, измеряемый в фунтах в секунду, который обычно используется для вычисления мощности в основном в имперских единицах. Существует также массовый расход, измеряемый в кг/сек, который обычно используется для расчета сил инерции при замедлении или ускорении.
Поскольку регулирующие клапаны в основном регулируют количество жидкости, проходящей через клапан в единицу времени, все регулирующие клапаны могут использоваться для всех типов скоростей потока. Они различаются по механизму, который используется для изменения скорости потока. Например:
- Шаровой кран
- Клапан управления потоком с игольчатым штифтом
- Мембранный клапан
- Двустворчатый клапан
Таким образом, любой данный клапан управления потоком будет работать с использованием определенного механизма для достижения определенного принципиального метода, регулирующего скорость потока. Принципиальный механизм — это научная концепция, согласно которой управление потоком будет варьироваться. Механизм — это инструмент, который вы используете для достижения научной концепции.
Типы гидрораспределителей по механизмам управления потоком
Шаровой кран
В шаровых кранах используется механизм шара с отверстиями. Каждый раз, когда отверстия совпадают с входом и выходом, гидравлическая жидкость будет течь по этому пути. Таким образом, существует несколько конфигураций шаровых кранов. Эти конфигурации различаются в зависимости от количества связанных входов и выходов. Они могут быть двухходовыми, трехходовыми или четырехходовыми шаровыми кранами.
В двухходовом шаровом кране поток находится между одним входом и одним выходом. Поворот шара перпендикулярно направлению потока полностью блокирует проход. В других конфигурациях, таких как 3-ходовой шаровой кран, они могут соединять любые два порта по выбору по мере необходимости.
Механизмы шаровых кранов используются в качестве «переключателей» для отключения или открытия потока. Их также можно использовать в качестве дроссельных клапанов, если вы поворачиваете их только частично, но они не рекомендуются для дросселирования.
Пробковый клапан
Клапан с игольчатым штифтом используется для регулирования расхода с высокой точностью в условиях низкого давления. Они используются для управления расходом, особенно при регулировании расхода с компенсацией давления.
Как работают игольчатые клапаны
Игольчатые клапаны работают с плунжером, который сидит на коническом отверстии, чтобы перекрыть поток. Открытие и закрытие потока достигается подъемом плунжера.
Игольчатый штифт иногда может использовать электрический или пневматический привод для поворота поршня. Ими также можно управлять дистанционно, особенно в замкнутой цепи с обратной связью.
Дисковые затворы
Этот механизм бабочки является одним из наиболее распространенных способов управления потоком жидкости. Он включает в себя перевернутый диск, чтобы открыть или закрыть путь. Диск можно вращать вручную или с помощью электродвигателя, соединенного со штоком.
Поворотные затворы являются очень доступным средством управления потоком. Кроме того, они легкие, а материал диска состоит из множества материалов, соответствующих различным свойствам гидравлической жидкости. Их можно использовать как для перекрытия потока, так и для его дросселирования.