Силы, действующие на затвор клапана. Расчёт переливных клапанов. Предохранительные клапаны непрямого действия, страница 3

Способы стабилизации давления

Для стабилизации давления необходимо  чтобы после закрытия затвора возникла сила, которая нагружала бы его давлением жидкости, т.е. сжимала пружину. (Рисунок 8). На рисунке 8а показана схема плунжерного клапана в котором выполнена кольцевая камера в, расположенная после проходной золотниковой щели. В этой камере образуется промежуточное давление, создающая доп. усилие на затвор 2, противодействующая усилию пружины 1. Путём соотв. выбора площади этой камеры можно добиться требуемого исправления хар-ки клапана. Для улучшения рассм. хар-ки применяют также клапаны с обратным конусом (рисунок 8б) в которых благодаря значительному отклонена потока жидкости образуют силы которые частично компенсируют растущее давление клапана Помимо этого эффект компенсации обусловлен тем что с подъёмом затвора увеличивается эфф. площадь, т.к. d1>d. Эффект компенсации может быть повышен при применении двойной конусности (рисунок 8в) благодаря которой в промежуточной камере а при открытом затворе создаётся некоторое давление, возд. на затвор в направлении потока жидкости. Опыт показывает, что в клапане этой схемы представляется возможным получить практически стабильную хар-ку.

Колебания клапанов (вибрация)

На затвор клапана постоянно действует пульсирующее давление насоса периодической фнкц-й времени. Поскольку клапан представляет собой динамическую систему, в этой системе при определённых условиях могут возникнуть автоколебания, которые способны нарушить работу клапана, а также вызвать поломку пружины клапана. Источником возбуждения могут быть прочие внешние возмущения: пульсация потока жидкости подаваемого насосом. Для снижения вероятности вхождения клапана в резонансное, колебания следует избегать совпадения частот. Необходимо также избегать частоты собственных колебаний с пульсацией потока жидкости. Резонансное явление можно устранить при создании сопротивления при перемещении затвора клапана, сила которого была бы пропорциональна скорости перемещения . Этим требованиям удовлетворяет гидравлическое демпфирование смотри рисунок 3 и 7, с помощью которого можно обеспечить… Очевидно что демпф. клапанов зависит от проходного сечения канала.

Расчёт пластинчатых клапанов

В некоторых констр. применяют клапаны с поясками рисунок 9а, которые отличаются высокой герметичностью. На затвор действуют усилия Р=дельтаР*А+Q*ро(v1-v2*cosбэта), дельтаР=Р1-Р2. Р1-до клапана Р2-после затвора.  Q-объёмный расход жидкости через клапан, v1 и v2 – средняя скорость перед и поле затвора. Бэта-угол отклонения струи. Угол бэта величина переменная и зависит от h, уменьшается с увеличением подъёма (рисунок 3), в виду чего точное определение зависимости этого угла от объёма очень сложно, поэтому ограничиваются приближёнными оценками, при условии d_з=d_отв можно принять 69^о. При значительных перекрытиях этот угол можно принять 90^о. Усилие пружины действующее на затвор клапана (H>0) будет определяться следующим образом: Р_пр=Р_о+С*h. где Р_о=С*h₀-усилие начального сжатия пружины, h_o-начальное сжатие пружины. В соотв. с этим условие равновесия затвора клапана до открытия затвора P0=C*h0, после открытия затвора Р_пр=(h0+h)*C.(1) где дельтаР_о - перепад давления при h=0, и при h>0. При малых расходах реактивной силой можно пренебречь: (ho+h)C=дельтаР*А. Из ур-яе 1 следует что дельтаР=(Рпр/А)-Q*ро(v1-v2cosb)/A.

Дифференциальные клапаны

Для уменьшения размеров пружины и усилия затяжки, которые при больших расхода и давлениях жидкости принимают недопустимые значения, применяют диф. клапаны, с гидравлическим уравновешиванием, с частью усилия развиваемое давлением жидкости. Это уравновешивание в большинстве конструкций осуществляется при помощи дополнительного поршня 1  связанного с основным поршнем затвора клапана. Практически в основу клапанов положен неуравновешенный плунжер имеющий пояски а и б, очевидно в этом клапане пружина  воспринимает лишь усилие пружины действ. на эфф. площадь дельтаА=А1-А2=(Пи/4)*(d1^2-d2^2). Ро=Р(А1-А2). где d1 и d2 диаметры поясков а и б. Чрезмерное уменьшение затвора клапана приводит к тому что доля сил трения в балансе сил действ. на плунжер будет на столько велика что клапан не сможет выполнять свою функцию, из-за большого гистерезиса трения.