Клапанные гидроаппараты

В качестве запорно регулирующих элементов (ЗРЭ) в клапанных аппаратах используется конус, шарик или диск (рис. 8.1).

а б в

Рис. 8.1. Типы ЗРЭ клапанных гидроаппаратов:

а – шариковый; б – конический; в – тарельчатый

На рис. 8.1 показаны варианты исполнения клапанных гидроаппаратов. ЗРЭ в виде конуса. Поверхность гидроаппарата, с которой контактирует ЗРЭ, называют седлом. Поэтому аппараты такого типа называют еще седельными (рис. 8.2). Работа данного аппарата заключается в следующем. Под действием пружины 1 конус 2 прижимается к седлу не давая жидкости пройти от входного отверстия Р к выходному отверстию А. При приложении необходимой силы к активатору 3 конус отойдет от седла и жидкость получит возможность пройти к выходному отверстию А. Пояски 4 и 5 выполняют две функции: они центрируют конус относительно седла и предотвращают свободный проход жидкости к отверстию L, служащему для удаления жидкости, которая проникает в камеры C и D аппарата через малый зазор между поясками и отверстием корпуса (объемные утечки). Если жидкость не удалять из полостей C и D, то работа гидроаппарата станет через некоторое время невозможной, т. к. давление в этих камерах сравняется с давлением рабочей жидкости.

Рис. 8.2. Конструктивная схема клапанного (седельного) гидроаппарата:

1 – пружина; 2 – конус ЗРЭ; 3 – активатор; 4, 5 – уплотняющие пояски;

С и D –камеры для утечек

Седельные клапаны обеспечивают герметичное закрытие гидроаппарата. Другим положительным свойством седельных клапанов является эффект самоочистки. Механизм самоочистки заключается в том, что жидкость, обтекая рабочую поверхность ЗРЭ, вымывает частицы загрязнений с её поверхности. Поэтому седельные клапаны малочувствительны к загрязнениям. Для надежной работы клапана конусную поверхность ЗРЭ необходиимо выполнять с высокой степенью точности. В этом случае обеспечивается необходимая степень герметизации, что, например, важно, для распределителей. Недостатком седельных (клапанных) гидроаппаратов является необходимость в значительном усилии для перемещения ЗРЭ. В некоторых случаях это усилие можно снизить за счет того, что клапан подвергается воздействию давления с двух сторон (рис. 8.3) – со стороны рабочей кромки и одновременно давление действует с тыльной стороны запирающего элемента (клапаны с разгрузкой). Однако в большинстве случаев сконструировать седельные клапаны с разгрузкой невозможно.

а б

Рис. 8.3. Клапанный гидроаппарат без разгрузки (а) и с разгрузкой (б)

Другим недостатком седельных клапанов является то, что если на седле задерживается посторонняя частица, клапан до конца не закроется, образуется щель. Скорость течения жидкости в щели может увеличиться в сотни раз по сравнению со скоростью в канале, давление в потоке при этом, согласно закону Бернулли, может упасть до величины давления упругости паров жидкости, что приведет к возникновению кавитации.

Седельный клапан с использованием шарика прост в изготовлении. Но при прохождении жидкости через клапан шарик создает шум и склонен к колебаниям. Используется в основном для запирающих устройств типа обратный клапан.

Седельный клапан с использованием диска технологичен в изготовлении, но имеет ограниченный ход и применяется в запорных клапанах. Клапанный гидроаппарат позволяет открыть (или закрыть) не более трех линий.

При этом имеет место отрицательное перекрытие. Это означает, например, что для реализации конструкции четырехлинейного двухпозиционного распределителя необходимо использовать два трехлинейных двухпозиционных клапанных распределителя.