Клапан регулятор тиску
Клапан регулятор тиску (гідроклапан тиску) - вид регулюючої гідроапарутури, призначений для ручного або автоматичного керування технологічними процесами виробництв з метою безперервного регулювання, підтримування на заданому рівні або обмеження тиску робочого середовища в гідросистемах, а також для роботи в якості запірного елементу на трубопроводах.
Зміст
Клапан регулятор тиску
Виконання поставлених задач можливе завдяки автоматичній або ручній зміні степеня відкритості дроселюючого органа регулятора, внаслідок чого автоматично змінюється гідравлічний супротив потоку робочої рідини.
Клапани тиску застосовуються на тепло-енерго централях (ТЕЦ), на індивідуальних (ІТП) і центральних (ЦТП) теплових пунктах в системах опалення та гарячого водозабезпечення, вентиляції тепличних господарств та системах кондиціювання повітря, а також на технологічних лініях хімічної, нафтохімічної, харчової та інших галузях промисловості.
Залежно від виконуваних функцій регулятори тиску поділяються на напірні(запобіжні та переливні), редукційні і клапани різниці та співвідношення тисків, а за конструкцією (розміщення контрольованої точки в гідросистемі) - на клапани прямої і непрямої дії.
Принцип роботи
Автоматичний регулятор тиску складається із виконавчого механізму та регулювального органа. Основним елементом виконавчого механізму являється чутливий запірно-регулюючий елемент,зрівноважуваний силами пружини тиску та рідини. Виконавчий механізм перетворює командний сигнал у регулюючу дію за рахунок енергії робочого середовища (це можу бути енергія рідини чи газу, що проходять через регулятор, або енергія зовнішнього джерела - електрична, стиснутого повітря, гідравлічна).
Гідроклапан прямої дії
Клапан регулятор тиску, в якому сила тиску, що діє на чутливий запірно-регулюючий елемент врівноважується безпосередньо зусиллям регульованої пружини.Такий варіант виконання гідроклапана відзначається конструктивною простотою, але потребує використання жорсткої потужної пружини, що при збільшенні номінального тиску зумовлює значні габарити клапана і втрату ним чутливості до зміни тиску.
Гідроклапан непрямої дії
Регулятор тиску, конструкційно являє собою сукупність двох клапанів - основного з нерегульованою пружиною малої жорсткості і малогабаритного допоміжного клапана з регульованою величиною.Використовуються в системах з потужними потоками робочої рідини при необхідності підтримувати стабільний рівень робочого тиску. Вагомою перевагою являється невеликий за розміром допоміжний клапан, що керує переміщенням основного переливного золотника. Клапани тиску непрямої дії випускаються в двох варіантах: з різьбовим приєднанням трубопроводів та з притичним монтажем.
Види гідроклапанів тиску
- Запобіжний клапан
Загальний вид
Конструкція
Умовне позначення клапана прямої дії
Умовне позначення клапана непрямої дії
Запобіжний клапан
Запобіжний клапан захищає гідросистему або її окремі ланки від підвищення тиску робочої рідини зверх встановленого рівня, який задається настройкою зусилля пружини, діючої на запірно-регулюючий елемент. Обмеження тиску досягається шляхом відводу в зливну лінію частини або всієї стискуваної рідини через запобіжний клапан, запірно-регулюючий елемент якого відкривається під дією тиску, коли він досягає встановленої настройкою величини. заданий тиск повинен бути дещо вищим від тиску при нормальній роботі гідросистемі водночас безпечним для неї.При правильній настройці запобіжний клапан під час роботи гідросистеми закритий і спрацьовує періодично при різких змінах витрати робочої рідини або при перевантаженні робочих органів. Запобіжні клапани по конструкції запірно-регулюючого елемента поділяються на:
- шарікові;
- тарілчасті;
- конусні;
- плунжерні.
Будова запобіжного клапана: 1 - гвинт; 2 - пружина; 3 - золотник; 4 - корпус. У корпусі містяться 2 канали, один з яких з'єднаний з джерелом живлення, а інший - із зливною лінією.
Витрати рідини через клапан розраховуються за формулою:
,- де
- тиск джерела живлення; 
- тиск у зливній лінії;
- площа робочого вікна клапана, яка залежить від величини тиску, що діє на перекриваючий елемент;
- коефіцієнт витрати (для шарікових і конусних клапанів рівне 0,6..0,65 відповідно);
- густина рідини;
В момент відкриття клапана, сила інерції :
рівна нулю, і можна вважати (для геометричного клапана), що :
дорівнюють нулю, а тому тиск, необхідний для відкриття клапана (для всіх типів):
,- де
- початкова деформація пружини; 
- тиск у зливній лінії;
- площа рпоперечного перерізу каналу;
- умовний діаметр каналу, по якому підводиться робоча рідина;
При досягенні 
, клапан починає відкриватись, долаючи зусилля пружини. Відкриття клапана визначається висотою h підняття його перекриваючого елемента над сідлом:
,- де
- середній діаметр щілини клапана; 
- кут нахилу щілини клапана (для шарікового клапана - 
; конусного -
);
- перепад тисків на щілині клапана;
Напірний (переливний) клапан
Напірний (переливний) клапан має призначення підтримувати в гідролінії, до якої він підключений, стабільний, заданий настройкою рівень тиску, відводячи (переливаючи) в бак надлишки робочої рідини, що надходить від насоса або іншого джерела живлення. Як правило, клапан ставиться на вході гідросистеми, що живиться від насоса з постійною подачею робочої рідини. Оскільки подача вибирається з деяким запасом, то в гідросистемі завжди є надлишок рідини, отже. напірний клапан, на відміну від запобіжного, знаходиться постійно в дії і не тільки обмежує тиск, а й підтримує його на постійному рівні.
- Редукційний клапан
Загальний вид
Конструкція
Умовне позначення
Редукційний клапан
Редукційний клапан служить для зниження тиску і використовується в тих випадках, коли в гідросистемі, що живиться від одного насоса, потрібно мати два (або більше) рівні робочого тиску. Високий тиск регулюється напірним клапаном, а більш низький - редукційним. На базі напірних та редукційних клапанів реалізуються й інші варіанти регулювання та обмеження тисків.
Принцип роботи пневмоклапана редукційного базується на автоматичній зміні прохідного перерізу клапана при зміні тиску і витрат на вході (отвір "П") і використовується для підтримки таким чином постійного тиску на виході (отвір "О").При зниженні вихідного тиску у порівнянні з тиском настройки, мембрана під дією навантажувальної пружини прогинається і підтискає дросельний клапан, збільшуючи потік робочої рідини і тим самим його витрати і тиск, відповідно при підвищенні вихідного тиску - дросельний клапан прикривається. Дросельний клапан виконаний розвантаженим по відношенню до тиску на вході. Підклапанна порожнина "Б" ізольована від вхідного отвору та з'єднана через свердління у дросельному клапані з вихідною порожниною. Збалансований дросельний клапан забезпечує високу точність підтримки тиску на виході. При збільшенні тиску на виході вище тиску настройки, мембранний вузол переміщуєтеся вверх, і дросельний клапан закриваєтеся. В результаті надлишковий тиск через свердління у скидному клапані та через отвір "А" в стакані пневмоклапана стравлюється в атмосферу, тиск на виході редукційного пневмоклапана знижується до базової величини.
До складу редукційного клапану входять наступні елементи: корпус 1, стакан 2, дроселюючий клапан 3, пружина 4, мембранний вузол 5 із скидним клапаном 6, навантажувальна пружина 7, гвинт 8 з ручкою 9, трубка 10, потовщення 11, 12.
Література
- Гiдроприводи та гiдропневмоавтоматика: Пiдручник /В.О.Федорець, М.Н.Педченко, В.Б.Струтинський та iн. За ред. В.О.Федорця. — К:Вища школа, 1995.- 463 с.
- Гидравлика, гидромашины и гидроприводы: Учебник для машиностроительных вузов/ Т.М. Башта, С.С. Руднев, Б.Б. Некрасов и др. — 2-е изд., перераб. — М.: Машиностроение, 1982.
- Пневмоавтоматика. Библиотека по автоматике, выпуск 46/ Лемберг М. Д.— Госэнергоиздат, 1961.- 112с.
Посилання
- http://www.pnevmo-gidro.ru/gidravlika/gidroklapany/predoxranitelnye_klapany.html
- http://www.1stanok.ru/pages/pnevmo-65.html
- http://3con.ru/main.php?wr=10
- http://www.oil-tehno.ru/predpriyatie-%C2%ABgazpromkomplekt%C2%BB/
- http://gidravl.narod.ru/regulnap.html
- http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D0%B8%D0%B4%D1%80%D0%BE%D0%BA%D0%BB%D0%B0%D0%BF%D0%B0%D0%BD
