Поглавље 9: Валвви за контролу проток

Орифик

Орифис је релативно мали отвор у путу течности. Проток кроз отвора утиче на неколико фактора, а три главна су:

1. Величина отвора
2. Диференцијал притиска кроз отворе
3. Температура течности

Ефекат величине отвор на проток

Величина отвора контролише проток кроз њега. Уобичајени свакодневни пример је млазница са дворишта за башту ако је отварање млазнице мало, вода излази као фина магла или спреј. Ако је отварање веће, постаје струјни струј. У оба случаја, отвор млазнице шланга ограничава правцу протока воде проток кроз отвор одређује величина отвора.

Слика 9-1 Валв за контролу протока у кругу. Гасице клапана тече у цилиндр. Превише напона пумпе пролази преко релеф клапана. Ограничени ток постаје потенцијална енергија (брзина) на отвори.

Фиксни отвор

Фиксирани отвор има величину отвора који се не може подесити. Најчешћи примери у хидрауличкој технологији су буране рупе у цеви или контролни вентил, или фабрички предређени вентил за контролу протока.

Променљива отвора

Већину времена је потребно променљиво отворање уместо фиксираног, јер је прилагодљивије. Вратачки вентили, лоптови вентили и иглеви вентили су сви примери променљивих отвора.

Вентил за врата

Вратачки вентил има праг проток кроз пролаз. Величина отвора се мења окретањем ручке како би се отворила или затворила капија у путу протока. Иако капи нису дизајнирани за контролу проток, у неким грубим системима за мерење проток могу се користити као уређаји за ограничавање проток.

Стручни вентил

Пролазни пролази кугличних вентила нису права они праве 90° окретање. Орифис је седиште и конусна ушичка или топчана ушичка на окретном пролазу. Величина отвора се прилагођава мењањем положаја кугличне затвараче.

Иглини вентил

Проток кроз иглени вентили такође прави 90° окреће, а затим пролази кроз отворе. Овај отвор се састоји од празнине између коничног крајева штитља клапана и седишта клапана. Величина отвора се мења подешавањем положаја конуса у односу на седиште вентила. Пошто су нитке за подешавање на штанди клапана фино нагљене и врх је завучен, величина овог отвора се постепено мења. У хидрауличким системима, иглови вентил је најчешће коришћени променљив отвор.

Слика 9-2 Променљиви типови отвореница. Игла клапан (доле) је најчешћи у хидраулици његов конични врх и фине нитке омогућавају веома прецизно, постепено подешавање проток.

Употреба иглена вентил у кола

Примерни кола користи 5 gpm (18.95 Lpm) позитивно-премештај пумпе, рељеф клапан, усмерни клапан, променљивог отвора (игла клапан), и хидраулички цилиндр са 3 in2 (19.35 cm2) плоштад пистона. Ако је релифе вентил подешен на 500 psi (34,48 bar) и пумпа доноси 5 gpm:

Са игловим вентилом који ограничава проток на само 2 гпм (7,58 лпм), брзина штапа = 2 × 19,25 / 3 = 13 фута/мин (3,96 м/мин). Обезбедивни вентил ограничава притисак система на 500 пси (34,48 бара) путем упућивања преосталих 3 гпм (11,37 лпм) у резервоар.

Отварање отвора игле клапана

Повртањем игле клапана се повећава отвора више протока пролази кроз цилиндр, до границе притиска релифе клапана. Брзина штапа се повећава.

Затварање отвора игле клапана

Повртање игле у вентил смањује отвор. Мање протока улази у цилиндр, тако да се брзина штапа смањује.

Ефекат диференцијала притиска на проток

Проток кроз отвора утиче на диференцијал притиска. Пошто је притисак потенцијална енергија у хидрауличком систему, што је већа разлика притиска кроз отвора, то је више проток кроз њега.

Свакодневни пример ваздушни матрац

Након дана на плажи или на камповању, уклањате ушик на надутом матрацу и пуштате ваздух да слободно ислази. Пошто је разлика унутрашњег и спољног притиска мала, матрац се полако срушава. Спремите матрац чврсто унутрашњи притисак се повећава у односу на атмосферски притисак, диференцијал се повећава и ваздух излива брже.

Нежно стиснете цевку пасте за зубе излази мала количина. Спремите јако још зубне пасте се избаци и може да падне на под. Ако се наступи на цев за зубну пасту, разлика притиска изнутра према атмосферском притиску је већа него када се стисне руком, тако да се брже излази више зубне пасте.

Ефекат диференцијалног притиска на проток игле клапана у кругу

У приказаном кругу, иглови вентил ограничава проток пумпе од 5 gpm (18,95 Lpm) на 3 gpm (11,37 Lpm). Релифе вентил постављање 500 пси (34,48 бара). Опорност оптерећења 200 пси (14 бара). Притисак улаза игле у вентил једнак је подешавању рельефног вентила: 500 пси (34,48 бара). Од ових 500 пси (34,48 бара), 200 пси (14 бара) превазилази отпор на оптерећење; преосталих 300 пси (21 бара) диференцијал притиска проузрокује 3 гпм (11,3 лпм) кроз иголни вентил, стварајући брзину прстена 19,25 фута/мин Осталих 2 гпм (7,58 лпм) пролази кроз релеф вентил у резервоар.

Подизање поставке реликв клапана

Држећи притисак оптерећења и поставку игле клапана непромењеном, подижући релифе вентил на 600 пси (41,38 бара): притисак у улаз клапана игле постаје 600 пси (41,38 бара). Од њих, 200 пси (14 бара) превазилази оптерећење; 400 пси (28 бара) диференцијал притиска сада пролази 4 гпм (15 лпм) кроз иголни вентил. Брзина штапа се повећава на 26 фута/мин (7,92 м/мин).

Подиже се притисак оптерећења

Ресетирајте релифе вентил на 500 пси (34, 48 бара) са игловим вентилом непромењеном. Повишање оптерећења: притисак оптерећења се повећава на 400 пси (28 бара). Притисак у улаз игле је још увек 500 пси (34,48 бара), али сада само 100 пси (6,9 бара) диференцијални покретачи пролазе кроз игле клапан само 1 гпм (3,79 лпм). Брзина штапа пада на 6 фута/мин (30 мм/с). Осталих 4 гпм (15 лпм) пролази преко релеф клапана.

Ово показује да се проток кроз иголни вентил мења са било каквим променама притиска са обе стране отвора. Да би се прецизно измерио проток кроз иглови клапан, ове промене притиска морају бити поништене или компензоване.

Регулатор брзине (регулатор струје са компензовањем притиска)

Из горе наведеног примера, свака промена притиска са обе стране отвора утиче на проток игле клапана, мењајући брзину покретача. Да би се прецизно измерио проток кроз отворе без обзира на варијације притиска, ове варијације притиска морају бити компензоване. Игла клапан је некомпенсиран клапан за контролу проток то је добар уређај за мерење проток све док је диференцијал притиска остао константан и игла је добро центрирана. За прецизнију контролу проток треба користити клапан за контролу проток који се компензује притиском (клапан за контролу брзине). Ово је контролар струје који компензује промене притиска горе и доле отвора.

Валвови за регулисање брзине (валви за контролу проток са компензацијом притиска) могу се поделити на тип са метарским и тип заобилазак.

Конструкција клапана за регулисање брзине са метарским уметром

Валв за контролу проток са компансираним притиском са метарским уметником састоји се од тела клапана са улазничким и излазничким капима, игловим клапаном, компензирајућим капилом и пругом за пристрасност.

Како функционише тип бројача

Да бисмо разумели како функционише тип са бројем, анализирамо његово функционисање корак по корак. Када се компензирајући катуз потпуно помера на страну А, све улазно уље под притиском стиже до отвора игле. Док се компензирајући спил мало креће према страни Б, улазно уље под притиском се задушава. Да би се проток био отворен, компензирајући катуз је пролетно усмерио према страни А. Притисак улаза игле се осећа кроз унутрашњи контролни пролаз до краја А компензирајуће катузе када се притисак повећа изнад силе пролетне пристраности, катуз се помера према страни Б

Ако се отвор игле клапана подеси тако да кроз њега пролази мање од пуног струјења пумпе, притисак у улаз клапана игле се повећава до подешавања релеф клапана. Када се притисак у улаз клапана игле повећа изнад снаге пруге компензирајуће катуле, компензирајући катуле се помера према Б, задушавајући улазни ток. Када је проток кроз отвора за компензацију катуле једнак излазном протоку пумпе, притисак улаза игле стабилни на вредности притиска пруге. На пример, са вредностима пруга од 100 пси (6,89 бара) и олакшањем постављеним на 500 пси (34,48 бара): притисак улаза је 500 пси (34,48 бара); док уље тече кроз отвора за компензацију катуше, 400 пси (28 бара) претвара се у топлоту, То значи да без обзира на притисак улаза клапана за контролу проток, због компензирајуће акције катуља, притисак улаза игле клапана се одржава на 100 пси (6,89 бара).

Слика 9-5 Вентил за регулисање брзине у метрима (компенсиран притиском). Компенсацијска катуља одржава пад притиска преко игле клапана константан без обзира на промене притиска у улазу или излазу пружајући прецизан, константан проток.

За раније кола игле-клапа, разлика притиска преко отвора игле-клапа је само половина приче притисак дотока од игле клапа такође мора бити компензован. Другим речима, мора се одржавати константна разлика притиска. Да би се ово постигло, притисак дотока од игловиног вентила такође се усмерава кроз контролни пролаз до пролазнице за компензацију споја. Сада две силе делују на компензирању на A страни: сила пруге и притисак уља дотока.

Ако је сила пруге = 100 пси (6,89 бара), диференцијал притиска игле клапана ће бити ограничен на већи од притиска дотока за 100 пси (6,89 бара). Док је релифе вентил постављен довољно високо, диференцијал притиска у игле увек је једнак вредности притиска у пружини. Тако је проток диференцијалног притиска кроз иголни вентил константан не утиче на флуктуације притиска горе или доле.

Вентила за регулисање брзине са метарским у оквиру

У кола, клапан за регулисање брзине са бројача постављен на 3 гпм (11,37 лпм). Олакшајни вентил 500 пси (34,48 бара), притисак оптерећења 200 пси (13,79 бара). Компенсациона пруга за кату = 100 пси (6,89 бара). Пумпа покушава да прође све 5 гпм (18.95 лпм) кроз иголни вентил, узрокујући повећање притиска у уходу иголног вентила. На 300 пси (21 бар), компензирајући спил се помера и задушава ток, чинећи притисак улаза контроле протока да се повећа до релефног вентила подешавања 500 пси (34,48 бар). Од ових 500 пси (34,48 бара), 200 пси (13,79 бара) се користи за превазилажење оптерећења; 100 пси (6,89 бара) покретачи тече кроз иголни вентил; преосталих 200 пси (13,79 бара) у 500 пси претвара се у топлоту док ток пролази кроз Проток је 3 gpm (11,37 Lpm) и брзина штапа = 19 ft/min (97,83 mm/s).

Подизање притиска оптерећења и поставка реликвијског вентила

Ако се притисак оптерећења повећа на 400 пси (27,58 бара) или се олакшање ресетује на 600 пси (41,38 бара), још увек постоји 100 пси (6,89 бара) који покреће проток кроз иголни вентил. Док је олакшање подешено довољно високо да се помера компензирајући спил, излазни проток у цилиндр ће бити константан 3 гпм (11,37 Лпм).

Конструкција клапана за регулисање брзине типа заобилаза

Валв за регулисање брзине типа заобилаза састоји се од тела вентила са улазни, излазни и повратни капи, игловиног вентила, компензирајуће капиле и пруге за пристрасност.

Како функционише тип заобилаза

Компенсацијска катуља у овом вентулу отвара и затвара пролаз до повратка резервоара. Компенсациона катуља је пруга-посредна за затварање (нижи положај). Ако пруга има вредност снаге од 100 пси (6,89 бара), притисак у улаз клапана игле ће бити ограничен на 100 пси (6,89 бара). Када се проток кроз вентил у потпуности шаље у резервоар у почетном стању. У нормалном раду, компензирајући спиљ је пружно приклоњен у затвореном положају.

Притисак у улаз клапана игле се осећа кроз унутрашњи контролни пролаз до врха компензирајуће катуле. Када се притисак повећа изнад силе пролазнице, компензирајући спил делује као олакшајни вентил који отвара бипасни пролаз, ограничавајући притисак у улаз игле у 100 пси (6,89 бара). Фиксни притисак улаза игле клапана не обезбеђује константан проток ако се промени притисак дотока, диференцијал притиска игле и проток.

Да би се то компензовало, притисак клапана игле дотогава се усмерава кроз контролни пролаз до пролазнице за компензацију споја. Сада компензирајући катуз А-страна има две силе пристраности: сила пруге и притисак уља дотока. Ако је пруга = 100 пси (6,89 бара), притисак у улазу игле ће бити ограничен на 100 пси (6,89 бара) изнад притиска дотока. Док је релифе вентил постављен довољно високо, диференцијал притиска у игле је једнак константи 100 пси (6,89 бара).

Завртач за регулисање брзине у кругу

Завршило се за уношење у станицу за уношење. Олакшање 500 пси (34,48 бара), оптерећење 200 пси (13,79 бара), пруга = 100 пси (6,89 бара). Пумпа покушава да проузрокује све 5 гпм (18.95 лпм) кроз иголни вентил. Компенсацијска катуља отвара пролаз за заобилазак, ограничавајући притисак улаза игле на 300 пси (20,68 бара). Од ових 300 пси: 200 пси (13.79 бара) превазилази оптерећење, 100 пси (6.89 бара) проузрокује 3 гпм (11.37 лпм) кроз иглу. Остали 2 гпм (7,58 лпм) прелазе кроз отварање компензационог катуља назад у резервоар.

Слика 9-8 Објек за контролу брзине типа заобилазак. Компенсациона катуља заобилази вишак струје пумпе директно у резервоар уместо да га шаље преко релеф клапана. Ово је енергетски ефикасније од типа са метарским уносом јер вишак струје не пролази кроз пуни систем притиска.

Подизање притиска оптерећења и поставка реликвијског вентила

Ако се притисак оптерећења повећа до 400 пси (27,58 бара) или се олакшање ресетује на 600 пси (41,38 бара), још увек постоји 100 пси (6,89 бара) који гура проток кроз иголни вентил. Док је олакшање подешено довољно високо да се отвори компензирајући спил, излаз у цилиндр је константан 3 гпм (11,37 лпм).

Ефекат температуре на проток у отворима

Као што је поменуто на почетку овог поглавља, три главна фактора која утичу на проток отвора су величина отвора, разлика притиска и температура уља. Када се температура уља мења, мења се и његова вискозитет. Када се вискозитет уља мења, мења се и проток отвори. За фиксне отворе или игле клапане, промене проток који се узрокују температуром обично нису значајне јер су величина отвора и разлика притиска генерално велике у односу на ефекте вискозитета. Међутим, за апликације које захтевају веома прецизну контролу проток, ефекти температуре морају бити разматрани. И вентили за регулисање брзине са уносом и заобилазак обично су адекватни за типичне индустријске хидрауличке апликације.

За апликације које захтевају изузетно прецизну контролу проток без обзира на промене температуре може се користити клапан за контролу проток који компензује температуру. Овај тип такође компензује ефекте температуре.

Кључне формуле Поглавље 9