Как выглядит редукционный клапан

Редукционным называют клапан, предназначенный для уменьшения давления в линии отводимой от основной и поддержания этого давления на постоянном уровне.

Редукционные клапаны используют в случае если от одной линии высокого давления питаются один или несколько потребителей, рассчитанных на меньшее рабочее давление, чем основная линия.

Редукционные клапаны, также, применяются для уменьшения или стабилизации давления питания исполнительных механизмов.

Функции редукционного клапана

Редукционные клапаны позволяют реализовать следующие функции:

• Снижение давления в линии отводимой от основной
• Поддержание давления на постоянном уровне
• Ограничение давления (только для трехлинейных клапанов)

Как работает редукционный клапан

Попробуем разобраться, как работают редукционные клапаны.

Рассмотрим подробнее устройство и работу клапанов прямого и непрямого действия.

Редукционный клапан прямого действия

Принципиальная схема редукционного клапана прямого действия показана на рисунке. Рассмотрим основные элементы и принцип работы редукционного клапана.

Давление жидкости на выходе редукционного клапана в линии отводимой от основной называют редуцируемым.

Золотник 1 расположен в корпусе 2, в котором также установлена пружина 3, ее поджатие регулируется винтом 4.

Давление в напорной линии (Рн) подводится к рабочей полости золотника, не оказывая на него силового воздействия, так как площади поясков золотника равны. Осевыми силами, действующими на золотник являются сила пружины и сила, обусловленная давлением на выходе клапана (Рред). Положение золотника будет определяться силой действия пружины и редуцируемым давлением Рред. Настройка давления на выходе редукционного клапана осуществляется винтом, поджимающим пружину.

При увеличении редуцируемого давления (Рред), золотник, под действием этого давления будет смещаться (вверх по схеме), уменьшая площадь проходного сечения S, увеличивая гидравлическое сопротивление. В результате возросших потерь редуцируемое давление снизиться до величины первоначальной настройки.

При уменьшении редуцируемого давления (Рред) золотник под действие усилия пружины переместится вниз, увеличивая проходное сечение. В результате снижения потерь, давление в отводимой линии достигнет величины настройки.

В редукционном клапане прямого действия на золотник с одной стороны воздействует пружина, а с другой — редуцируемое давление. Усилие пружины зависит от степени ее сжатия, то есть от положения золотника, которое, в свою очередь, зависит от расхода на выходе клапана. В связи с этим при увеличении расходе через редукционный клапан прямого действия будет уменьшаться редуцируемое давление.

Эта особенность работы клапанов прямого действия может оказывать существенное влияние на работу клапана при больших величинах расхода. Поэтому для работы при больших расходах используют редукционные клапаны непрямого действия.

Редукционный клапан непрямого действия

Использование редукционных клапанов непрямого действия позволяет уменьшить влияние расхода на давление.

Схема клапана редукционного непрямого действия показана на рисунке.

Жидкость подводится в клапан через отверстие 9, пройдя через зазор между золотником 5 и седлом в корпусе, жидкость поступает в отовдимую линию 10. Давление жидкости в отводимой линии воздействует на нижний торец золотника. Жидкость из отводимой линии, к тому же, через постоянный дроссель 4 подводится к верхнему торцу золотника и к шарику 1, поджатому пружиной 2, усилие поджатия регулируется винтом 6. Линия 7 соединяется со сливом.

Положение золотника 5 определяется соотношением сил давления в отводимой линии (редуцируемого) и давления в камере 8.

Величина давления в камере 8 зависит от настройки пружины 2, то есть величину давления настройки клапан можно регулировать винтом 6.

В случае увеличения давления в линии отводимой от основной выше давления настройки, шарик отодвинется от седла, пропуская часть жидкости на слив. В результате появления расхода через дроссель 4, давление на верхний торец золотника снизится (из-за потерь на дросселе), золотник под действием редуцируемого давления переместится вверх, уменьшая проходное сечение, что вызовет снижение редуцируемого давления до величины настройки.

Как изображается редукционный клапан на гидросхемах

На гидравлических схемах редукционный клапан показывают в виде квадрата со стрелкой, указывающей направление жидкости, также на схеме показана регулируемая пружина и управление с линии выхода (пунктиром). Пример обозначения редукционного клапана показан на следующем рисунке.

Чем редукционный клапан отличается от предохранительного

Редукционные и предохранительные клапаны позволяют регулировать давление, некоторые модели этих устройств производятся в корпусах схожей формы, они регулируется с помощью винта, регулирующего поджатие пружины, их гидравлические схемы состоят из похожих элементов. По этим причинам эти клапаны можно перепутать. Хотя различий у редукционных и предохранительных клапанах гораздо больше, они различаются как по конструкции, принципу действия и назначению.

Пожалуй главным различием является то, что предохранительный клапан управляется давлением на входе (из линии Р), а на золотник редукционного клапана управляющее воздействие оказывает давление на выходе клапана (из линии А). Это отражено и на гидравлической схеме клапана, пунктирная линия управления на схеме редукционного клапана подведена к выходу, а на схеме предохранительного — ко входу.

Функции этих клапанов также различны, клапан предохранительный защищает гидравлическую систему от чрезмерно высоко давления, клапан редукционный снижает давление в линии отводимой от основной и поддерживает давление в этой линии на постоянном уровне.

В автомобиле масляный насос служит для создания давления внутри масляной магистрали. Смазка под давлением жизненно необходима для правильной работы некоторых деталей двигателя. В таких моторах, где используется сухой картер насос также используется для перекачки масла из картера в масляный бак. Есть во всей этой системе и одна важная деталь, без которой насос не сможет нормально функционировать – редукционный клапан давления масла.

Он необходим для того, чтобы выходящее из насоса давление поддерживалось на одном уровне на всем периоде работы двигателя. Привод масляного насоса может осуществляться от шкива распределительного или коленчатого вала – это зависит от конкретной конструкции машины.

Устройство масляного насоса:
1- заборные шестерни;
2- клапан;
3-запорная пружина.

Классификация оборудования

Насос масла и клапан для поддержания давления имеют определенную классификацию по своему устройству. Насосы бывают такие:

• Регулируемые;
• Нерегулируемые.

В регулируемом варианте постоянное давление поддерживается за счет изменения положения одной из частей насоса. А вот в устройстве нерегулируемого варианта не обошлось без использования редукционного клапана. Уже каждый из рассмотренных выше вариантов подразделяется по устройству механизма на шестеренчатый и роторный.

В свою очередь, регуляторы давления масла бывают гидравлического и пневматического типа, вне зависимости от типа, оба они предназначены для поддержания давления на заданном уровне. По источнику питания клапаны бывают таких типов:

• Редукционные, управляемые пневматическим приводом;
• Управляемые электрическим приводом;
• Автономные, не нуждающиеся в источнике питания.

Теперь пришло время рассмотреть назначение и принцип работы редукционного клапана.

Задачи, выполняемые клапаном

Как уже было сказано, клапан масла необходим для поддержания давления на определенном уровне. После того как мотор запустился, задача редукционного клапана – стабилизация давления и поддержание уровня на всем периоде работы мотора.

Если же давление опуститься ниже номинального уровня, то это будет означать, что некоторые детали мотора лишатся нормальной смазки, и в скором времени образуется поломка.

Во время работы регулятор управляет скоростью движения масла: увеличивает или уменьшает ее в зависимости от того, что требуется в данный конкретный момент. Осуществляется это за счет полного открытия клапана и понижения, с помощью чего давление уменьшается или частичного открытия, где оно начинает расти. Каждое из этих действий совершается в тот момент, когда это нужно, благодаря своему устройству регулятор определяет это самостоятельно.

Особенности работы клапана

В целом, вникнув в принцип работы этого механизма можно обнаружить, что он достаточно прост. Итак, главный элемент, который реагирует на происходящее в масляной магистрали – это специальный упорный болт. Этот болт, под воздействием внешней среды, давит на пружинку, которая уже прижимает или отпускает клапан по отношению к сечению прохода. Если же давление масла в системе начнет возрастать и, при этом, превысит допустимый максимальный уровень давления, то масло преодолеет сопротивление регулятора (попросту пружины) и выдавит его в посадочное место. Таким образом показатель давления стабилизируется, пружина вернется в нормальное положение, а двигатель автомобиля сможет нормально функционировать дальше. Технически устройство клапана имеет следующий вид:

1. Относительно маленький корпус, внутри которого проточена особая система каналов. По ним движется масло.
2. Пружинка, шток и тело регулятора – понижают и повышают давление масла.

Обязательно следует сказать о том, насколько устройство этого клапана просто – все функции выполняются элементарными действиями. За счет элементарности составных деталей обеспечивается высокий уровень надежности.

Также нужно отметить, что регулятор давления может технически выполняться в двух вариантах. Первый предполагает расположение корпуса внутри насоса, не разделяя эти два устройства. Второй вариант – клапан имеет свой отдельный корпус и располагается где-то по ходу масляной магистрали. Учитывая то, в каких условиях приходиться функционировать клапану, неудивительно, что поломки его также периодически встречаются. Этому моменту так же следует уделить внимание.

Распространенные поломки клапана

Уплотнительную шайбу необходимо менять на новую после каждой разборки механизма.

Итак, существует ряд наиболее часто встречаемых поломок клапана давления масла. Проявляются они так же по-разному, поэтому уделим этому моменту немного времени. Первая распространенная проблема – неспособность регулятора поддерживать необходимые двигателю параметры. Такое случается из-за выхода из строя механических частей устройства. Как правило, это случается из-за поломки слабого элемента устройства – прижимающей пружинки. Если пружина не заменялась в течение многих тысяч пройденных километров, то со временем она оказывается растянутой и перестает держать клапан. Вследствие этого может происходить открытие прохода в корпусе тогда, когда это не нужно. Это приведет к отсутствию смазки в тех местах, где это срочно необходимо.

Задиры на поверхности плунжера — одна из возможных причин неправильной работы.

Вторая распространенная проблема – неправильный монтаж регулятора давления или отсутствие его обслуживания. Здесь проблема выражается отсутствием открытия клапана в тот момент, когда давление превышает допустимый уровень. Это случается из-за засорения проходного сечения или подклинивания отдельных его элементов. Как результат – отсутствие нормальной смазки, что приведет к выходу из строя отдельных узлов и агрегатов двигателя.

Как правило, забивается клапан из-за того, что масло в двигателе заменятся несвоевременно. Решить такую проблему достаточно сложно, чаще речь идет о полной замене клапана, так как найти отдельные мелкие составные части достаточно сложно. Предотвратить проблему несложно – промывайте двигатель перед каждой заменой масла и заменяйте последнее согласно регламенту завода изготовителя.

П. А. Левадний, технический директор компании «Астима»

В системах, где теплоносителем является водяной пар, как правило, предпочитают устанавливать редукционные клапаны с уплотнением седла металл по металлу. Безусловно, данный вариант явля ется наиболее долговечным и безопасным с точки зрения перегрева самого седла. Однако зача стую не удовлетворяет требованиям системы, в которой он установлен. Поэтому при выборе редук ционного клапана (регулятора давления после себя) необходимо учитывать особенности системы.

С едловое уплотнение металл по металлу со временем допускает протечки среды при полностью закрытом клапане. Это допустимо на участках, где осуществляется пос то янный разбо р пара, например в вводных узлах или парораспределительных гребенках. Клапан рабо тает на емкую систему с несколькими протяженны ми линиями и разбор есть всегда.

В случаях, когда остановлены все потребите ли, происходит следующее: либо перекрывается запорный вентиль перед регулятором давления, т. е. осуществляется полный останов системы, либо конденсация пара вследствие неизбежных тепло вых потерь компенсирует протечки пара в регуля торе. При этом, несмотря на переток среды из зоны высокого давления, существенного повышения дав ления за клапаном не происходит.

В системе, где редукционный клапан установ лен перед одним-двумя потребителями (рис. 1), вероятны эксплуатационные режимы, когда разбор пара прекращен полностью.

При этом регулятор закрывается, но, как говорилось выше, при исполь зовании уплотнения металл по металлу невозможно достичь полной герметичности в затворе.

При установке регулятора давления в непо средственной близости к потребителям давление за клапаном начинает быстро расти и достигает значения давления перед редукционным клапа ном. Это может привести к негативным послед ствиям:

Проблемы, связанные с ростом давления, предотвращаются установкой за регулятором давления предохранительного клапана (рис. 2), который при повышении давления выше заданного стравливает часть рабочей среды в атмосферу.

Характер срабатывания зависит от типа предо хранительного клапана, интенсивности протечки, давления настройки и других факторов. Травление предохранительного клапана может быть

Тепловые потери в первом случае, безуслов но, несравнимо меньше, чем во втором, но, тем не менее, это приводит к неизбежным потерям теплоносителя, и говорить об энергоэффективно сти данной схемы не приходится.

Устранить вероятность гидроудара при пуске системы позволяет врезка отстойника и узла отво да конденсата на участке между редукционным и отсечным клапанами (рис. 3).

В этом случае обра зующийся конденсат отводится до открытия отсечно го клапана, и проскок конденсатных пробок далее по системе исключен.

Если технологический про цесс предусматривает значительные интервалы без разбора, то частые гидроудары интенсивно изнаши вают трубопроводную арматуру и оборудование. В данном случае подобная обвязка обязательна.

Существует несколько способов решения опи санных выше проблем.

Диапазон редукционных клапанов, изготавливаемых с мягким седлом, представлен в типоразмерах от Ду15 до Ду100. Материалом седла является саженаполненный тефлон, что позволяетэксплуатировать клапаны на системах с температурой пара до 180 °C. Отметим, что температура насыщенного пара 180 °C соответствует давлению 9 бар, что перекрывает большинство применений, т. к. пар более высокого давления значительно реже используется в большинстве технологических процессов предприятий.

Другой важный момент — применение клапанов Valsteam ADCA Engineering с мягким седлом влияет в основном на энергоэффективность и технологичность системы в целом.

Однако их наличие ни в коем случае не отменяет установку предохранительных клапанов, поскольку это уже вопрос безопасности системы, и дренажей, т. к. тепловые потери и конденсацию пара полностью исключить нельзя.

Наиболее полная и корректная схема обвязки редукционного узла изображена на рис. 4.

Редукционные клапаны с мягким седлом можно приобрести в компании «Астима». Специалисты компании «Астима» оказывают компетентную техническую поддержку по применению редукционных клапанов и осуществляют подбор необходимого оборудования со склада в Москве. Данная продукция также может быть приобретена у партнеров, находящихся во многих крупнейших городах России.