Силы, действующие на затвор клапана. Расчёт переливных клапанов. Предохранительные клапаны непрямого действия, страница 5

На рисунке 1а р.к. представляющий собой дроссель, сопротивление которого равно разности между переменным давлением Рн и постоянным давлением (редуцированным) Рред, которое меньше Рн на выходе. Клапан предназначен для понижения, редуцирования давления в каком-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 Рmax 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 редуцированным давлении через канал Е. Понижение давления с Рн до Рред и поддержание последнего на постоянном уровне обусловлено динамическим равновесием сил действующих на плунжер 2, из которых усилие пружины1 действует в сторону увеличения открытия щели высотой Y, соединяющие каналы В и Е, а давление Рред  камере D, и гидродинамическая сила действуют в сторону уменьшения щели. При некотором малом давлении Рред плунжер 2 усилием пружины отжимается вправо и увеличивает зазор Y,  по которому жидкость поступает в канал Е ред. давления. После того как давление Рред в последней или  превысит расчётное давление на которое отрегулирована пружина 1 плунжер 2 под действием давления Рред под действие газа или жидкости переместиться влево частично или полностью перекрывая доступ жидкости из канала В в Е. При условии что диаметр конусной головки С затвора плоскостью проходящей по точкам контакта с седлом равен диаметру поршенька А силы давления Рн на плунжер 2, в начале открытия щели уравновешивается, т.е. Рред не зависит от Рн. Уравнение баланса имеет вид: Рред*Азатв=Ро=y₀*C=>Рред=y₀*C/Азат, где Азат=пи*d^2/4, Рo=С*Y₀. Y₀ и C предварительное сжатие пружины и её жёсткость. При открытой щели (y>0) на затвор будет действовать Ргидродин. С учётом которой уравнение равновесия плунжера 2 примет вид: Рред*Азат=С(y₀-y)-Pгидродин.

Рред’=(C(y₀-y)/Aзат)-Ргидрод/Aзатв

При небольших перемещениях величинами Рг и Y можно пренебречь. В результате можно использовать предыдущее ур-е которое показывает что при принятых допущениях расчётное значение Рред не зависит от входного Рн. Однако в следствии нестабильности Ргидр перепада давления наблюдается некоторое нарушение стабильности Рред, т.е. Рред яв-ся ф-й Рн. Для компенсации влияния на Рред возможных изменений давления Рслива в сливной магистрали последнее соединена с камерой F в виду чего сила сливного давления на поршенёк А плунжера 2 суммируется с усилием пружины 1. Недостаток-низкая чувствительность к изменению Рред обусловленная трением поршня и малой площадью элемента на которое действует редуцированное давления.  Для устранения трения при невысоких давлении 0.3..0.5Мпа Рред, применяю клапаны роль поршня в которых выполняет мембрана, рисунок 1б. Жидкость под высоким давлением Рн подводимая через канал D в камеру С пройдя дросселирующую щель высотой Y поступает в камеру Е. Пружина 1 как и в рассмотренной выше схеме стремится открыть затвор 3 клапана, а сила давления Рред на мембрану 2 и силы давления Рн на связанный с ней затвор 3 стремятся закрыть. Для демпфирования колебаний применён дроссель 4. Выражения отражающие работу такого клапана основана на след. ур-х: расхода жидкости через щель клапана Q=мю*пи*D*y*sin(альфа/2)*((2Рн-Рред)/ро))^1/2. (1)  При этом допускаем равномерное распределение давления по площади затвора и пренебрегаем силами трения гидродинамического воздействия: Рпр-с*y-(пи*d^2/4)(Рн-Рред)-(пи*D^2/4)*Рред=0 (2) ; Рпруж=Ро- усилие сжатия пружины при закрытом затворе клапана при y=0. D и d –диаметр мембраны и седла клапана соответственно. Y=(Рпр/C)-(пи*d^2/4)(Рн-Рред)-(пи*d^2/4C)Рред;