Силы, действующие на затвор клапана. Влияние формы седла. Действие гидродинамической силы. Элементы и устройства струйной пневмоавтоматики (струйной техники), страница 5

Редукционные клапаны постоянного давления.

На рисунке 1а р.к. представляющий собой дроссель, сопротивление которого равно разности между переменным давлением Р_н и постоянным давлением (редуцированным) Р_ред, которое меньше Р_н на выходе. Клапан предназначен для понижения, редуцирования давления в каком0-либо участке магистрали и поддержания этого давления постоянным не зависимо от давления подводящей магистрали, которое должны быть на 0.2…0.3Мпа больше Рред. Эти клапаны применяются в том случае если от одного источника расхода питается несколько потребителей требующих разных давлений. Источник расхода в этом случае рассчитывают на Р_max необходимое для питания какого-либо из потребителей. Р.к. представляет собой плунжер 2 с дросселирующей головкой на правом конце и с уравновешивающим поршнем А на левом. Жидкость подводится к каналу В и отводится под редуцированном давлении через канал Е.

Понижение давления входного Р_н до выходного Р_ред и поддержание последнего на уровне обусловлено динамическим равновесием сил, действующих на подвижный плунжер 2. Из которых усилие пружины 1 действует в сторону увеличения открытия щели высотой у, соединяющих каналы В и Е. А давление Р_ред камеры d и динамическая сила действует в сторону уменьшения этой щели. При некотором малом, т.е. меньше расчетного, давление Р_ред, плунжер 2 усилием пружины отжимается вправо и увеличивает зазор у, по которому жидкость поступает из канала В высокого давления Р_н в канал  высокого давления Р_ред, после того, как давление Р_ред  превысит учетное давление, на которое отрегулирована пружина 1, плунжер 2 под действием давления Р_ред жидкости или газа переместится влево, частично или полностью перекрывая подступ жидкости из канала В в канал Е. При условии, что диаметр сечения конусной головки С затвора, плоскостью, проходящей по точкам контакта ее седла, равен диаметру поршенька А. Сила давления Р_н на плунжер 2 в начале открытия щели (у=0) уравновешивается и Р_ред  не зависит от Р_н. Уравнение баланса сил на клапане имеет вид. При этом силами инерции трения пренебрегаем.

                 при y=0

 – предварительное сжатие пружины и ее жесткость

При открытой щели (у>0) на затвор будет действовать в сторону закрытия затвор Р_гд.

Для расчета редуцированного давления можно использовать предыдущее уравнение, которое показывает, что при принятых допущения расчетное значение Р_ред не зависит от входного давления Р_н. Однако, вследствие нестабильности влияния на гидродинамической силы Р_гд перепада давления . Наблюдаются так же некоторые нарушения стабильности . Т.е. .

Для компенсации влияния на Р_ред возможных изменений давления Р_слива  в сливной магистрали, последняя соединена с камерой f, в виду чего сила давления на поршенек а суммируется с усилием пружины 1. Недостаток этого клапана: низкая чувствительность к изменениям Р_ред, обусловленная трением поршня и малой площадью элемента, на которую действует редуцируемое давление. Для устранения трения и повышении чувствительности порядка 0,3..0,5 МПа редуцированного давления применяют клапаны, где роль поршня выполняет резинотканевая гофрированная мембрана. Рис 1в. Жидкость под высоким давлением Р_н подводимая через канал d в камеру с, пройдя дросселирующую щель высотой у, образованную конусным затвором 3 и седлом клапана поступает в камеру е и канал b потребителя редуцированного давления. Пружина 1, как и в рассмотренной выше схеме стремиться открыть затвор треклапана, а сила давления Р_ред жидкости на мембрану 2 и силы давления Р_н на связанный с ней затвор 3 стремятся его закрыть, т.е. уменьшить высоту щели. Для демпфирования колебания применен дроссель 4. Выражение, отражающее работу такого клапана основано на следующих уравнениях:

Расхода жидкости через щель клапана  (1)

Равновесия затвор под действующими на него силами. При этом допускаем равномерное распределение по площади затвора и пренебрегаем силами трения гидродинамического воздействия.