Гидроклапан давления: Гидравлические клапаны давления

Список производителей гидравлических клапанов

Клапаны используются для продолжения и прекращения потоков, изменения расхода, изменения направления потока и регулирования или сброса давления (среди аналогичных целей). Из-за большого разнообразия типов клапанов существует несколько различных методов классификации клапанов. Следует отметить, что термин гидравлический клапан конкретно относится к применению определенного типа клапана. Другими словами, гидравлический клапан — это просто любой тип клапана, который воздействует на гидравлическую жидкость.

История

Гидравлические системы так или иначе существуют с шестого века до нашей эры, когда месопотамцы и египтяне использовали водную энергию для орошения. ,Использование гидравлики было также замечено в эллинистическую эпоху и в древней Персии, Китае, Шри-Ланке и Риме. Современная эра гидравлики началась в начале 1600-х годов с нововведений таких ученых, как Бенедетто Кастелли и Блез Паскаль. Паскаль, в частности, играл новаторскую роль в области современной гидравлики.

Закон Паскаля суммирует основы, на которых основаны принципы гидравлики. По сути, этот закон гласит, что когда давление оказывается в любой точке ограниченной жидкости, такое давление будет одинаково распространяться на все другие части ограниченной жидкости.Соответственно, если давление увеличивается в любой точке в ограниченной жидкости, равные и пропорциональные увеличения появятся во всех других точках в ограниченной жидкости. Важно отметить, что закон Паскаля стал возможен благодаря тому, что жидкость несжимаема. Не менее важно отметить, что это не относится к жидкостям, которые не ограничены каким-либо замкнутым пространством. Используя этот принцип, инженеры и ученые успешно разработали системы, которые генерируют, контролируют и передают энергию посредством жидкостей под давлением, устраняя большую потребность в ручном труде человека.(Более подробные объяснения закона Паскаля можно найти при обработке других гидравлических частей, в том числе на наших сайтах по гидравлическим насосам и гидроцилиндрам).

Детали

Большинство гидравлических клапанов, как минимум, состоят из основного корпуса, крышки, седла и диска. Основным корпусом является наружная оболочка клапана; он содержит все внутренние компоненты, которые вместе называются отделкой. Чаще всего корпус изготавливается из металлического или пластикового материала.Обычные металлические материалы включают сталь, нержавеющую сталь, легированную сталь, чугун, бронзу, латунь и пушечную броню (красная латунь), в то время как среди наиболее распространенных вариантов пластмассы — ПВХ, PVDF, PP и нейлон, армированный стекловолокном.

Капот представляет собой полупостоянную съемную часть клапана, которая действует как крышка. Для доступа к внутренним частям клапана крышка должна быть снята. Некоторые клапаны не имеют крышки из-за способа их изготовления. (Одним из примеров такого клапана является плунжерный клапан.)

Термин «седло» относится к внутренней поверхности корпуса, которая соединяется с диском для создания герметичного уплотнения. Сиденье обычно имеет уплотнение из резины или пластика.

Наконец, диск (также называемый элементом клапана) — это часть клапана, которая скользит в седло, чтобы ограничить поток и предотвратить утечку.

Как они работают

Гидравлические клапаны могут быть правильно поняты только в контексте всей гидравлической системы.Весь блок, который генерирует энергию гидравлически, известен как гидравлический блок питания или гидравлический блок питания. Такие пакеты или блоки обычно состоят из резервуара, насоса, гидравлических клапанов и гидроприводов, таких как двигатели или цилиндры.

Назначение гидравлических клапанов в гидравлическом блоке питания состоит в том, чтобы соединить источник питания (то есть насос) с приводами, которые преобразуют гидравлическую энергию в механическое движение (то есть гидравлические цилиндры, гидравлические двигатели). Через свои клапаны гидравлическая система питания может снабжать свои приводы гидравлической жидкостью и изменять поток такой жидкости по мере необходимости.

При работе клапаны обычно имеют как минимум две настройки: открытую и закрытую. Вообще говоря, жидкость может свободно течь через клапан, если он открыт. И наоборот, поток жидкости ограничен, если клапан закрыт. Клапаны со стандартным состоянием открытия также называются клапанами с открытым центром, в то время как клапаны со статусом закрытия по умолчанию называются клапанами с закрытым центром.

Клапаны открываются или закрываются в зависимости от расположения их внутренних частей; более конкретно, состояние клапана зависит от того, находится диск внутри седла или нет.Гидравлические клапаны (и особенно те, которые используются для управления направлением) часто называют золотниковыми клапанами, поскольку они визуально напоминают катушки с резьбой (благодаря внутренней отделке внутри внешнего корпуса). Расход гидравлической жидкости (или ее отсутствие) зависит от положения внутренней «золотниковой» части клапана внутри наружного корпуса. Стандартное или «нейтральное» положение многих клапанов имеет золотник в центральном положении, который блокирует поток гидравлической жидкости. Чтобы открыть клапан и пропустить жидкость, катушка просто смещается в одну сторону корпуса и удаляется из нейтрального положения.В настоящее время многие гидравлические клапаны также допускают частичное перекрытие потока.

Типы

Как упоминалось во введении, гидравлические клапаны можно классифицировать несколькими различными способами. Некоторые методы классификации подчеркивают физические характеристики или конструкцию клапана. Другие методы подчеркивают метод активации или управления клапаном. Другие методы классификации классифицируют гидравлические клапаны в соответствии с их конкретным применением или функцией.

Классификации по конструкции
Распространенным способом маркировки гидравлических клапанов является количество портов.Термин «порт» просто относится к каналу, по которому гидравлическая жидкость может течь в или из клапана. Стандартные гидравлические клапаны имеют двойной порт, так как они имеют как впускной канал (для впуска жидкости из насоса), так и выпускной порт (для подачи жидкости в приводы). Однако гидравлические клапаны также могут быть трехпортовыми, четырехпортовыми или многопортовыми. Гидравлические коллекторы представляют собой другой тип клапана, который классифицируется в основном на основе физических характеристик. Такие механизмы на самом деле представляют собой отдельные гидравлические клапаны, которые связаны друг с другом в гидравлических системах.
Гидравлические патронные клапаны (также известные как клапаны скольжения, логические клапаны или 2/2-ходовые клапаны) являются одними из наиболее популярных клапанов, которые получают свою классификацию из их конфигурации. Эти клапаны ввинчиваются в резьбовую полость и обычно состоят только из гильзы, конуса или тарелки и пружины. Они открываются, когда поступающая жидкость отталкивает удерживающий конус или тарелку (удерживается пружиной). Простота установки патронных клапанов делает их очень популярными в гидравлическом мире.
В целом, гидравлические клапаны сильно различаются по физической форме и размеру. Они могут варьироваться в размерах от менее дюйма до фута в длину. В среднем они могут уместиться на ладони. Широкое физическое разнообразие, которое характеризует гидравлические клапаны, напрямую влияет на их различное использование.

Классификация по приведению в действие / управлению

Важно отметить, что клапаны могут нормально функционировать только с некоторым типом привода клапана. Хотя они не являются строго частью самого клапана, они важны, поскольку они отвечают за фактическое перемещение механизма внутри клапана для изменения его состояния.Приводы клапанов могут быть ручными или автоматическими.

Примером клапана с ручным управлением является гидравлический шаровой клапан. Этот клапан получил свое название от сферического внутреннего диска, содержащего отверстие, и активируется ручкой, которую можно быстро повернуть на 90 ° между открытым и закрытым положениями. Когда клапан открыт, отверстие в шариковом диске совпадает с направлением потока жидкости и позволяет жидкости проходить через него. Когда клапан закрыт, отверстие не выровнено с потоком жидкости, таким образом блокируя поток жидкости.
Шаровые клапаны перфорированы и чаще всего изготавливаются из никеля, латуни, нержавеющей стали или титана. (Иногда они состоят из пластика, такого как ПВХ, ПП, АБС или ПВДФ.)

Многие гидравлические клапаны с ручным управлением, как правило, требуют большого усилия, чтобы успешно остановить потоки гидравлической жидкости под высоким давлением. Таким образом, многие ручные гидравлические клапаны, кроме шаровых кранов, управляются негабаритными колесами, рычагами и даже гидравлическими поршнями.

Другие гидравлические клапаны имеют электрическое управление и / или дистанционное управление с помощью компьютерного управления.Гидравлические электромагнитные клапаны являются отличным примером таких клапанов. Они открываются и закрываются в зависимости от заряда магнитного поля, которое толкает поршень. Магнитное поле сигнализируется током, который принимается проводной катушкой, когда соленоид преобразует электрическую энергию в механическую энергию. Другие типы гидравлических клапанов с электронным или дистанционным управлением можно найти в таких местах, как строительные площадки, где они имеют решающее значение для работы многих строительных машин с гидравлическим приводом.

Классификации по приложениям или функциям

В целом, механические клапаны в целом часто классифицируются по точным функциям, для которых они предназначены для точного определения жидкости (например, полное перекрытие потока, предотвращение обратного потока и т. Д.). Поскольку гидравлические клапаны являются, по существу, общими типами клапанов, явно применяемых в гидравлических сценариях, гидравлические клапаны часто также классифицируются в соответствии с их точной регулирующей функцией.

Регулирующие клапаны — это клапаны, специально предназначенные для контроля или изменения количества и скорости потока жидкости.Эти типы клапанов особенно способны занимать спектр положений между полностью открытым и полностью закрытым. Иногда они классифицируются как клапаны регулирования давления и клапаны регулирования потока. (Регулирующие клапаны отличаются от простых двухпозиционных клапанов или запорных клапанов, которые предназначены для полной остановки или запуска потока жидкости, а не просто для его изменения.)
Направленные регулирующие клапаны (или просто направленные клапаны), возможно, могут быть «базового» типа механического клапана, так как их целью является контроль или изменение направления (а не количества) потока жидкости.В среднем, многие стандартные гидравлические «золотниковые» клапаны используются специально для управления направлением и занимают несколько отдельных позиций. Обратные клапаны (или обратные клапаны) представляют собой специальные типы регулирующих клапанов, которые используются для нагнетания потока жидкости только в одном направлении; если жидкость в гидравлической системе каким-то образом начинает течь в нежелательном направлении, обратный клапан закроется и заблокирует поток. Обратные клапаны имеют решающее значение для гидравлических систем в средах, где вещества различного состава и давления должны храниться отдельно (например, установки для очистки сточных вод).
Пропорциональные клапаны можно рассматривать как «расширения» распределительных регулирующих клапанов. В дополнение к изменению направления потока, клапаны этого типа могут занимать промежуточные положения и нести выходной поток, который неравен входному потоку. Другими словами, пропорциональные клапаны предназначены для управления скоростью, а также направлением потока жидкости. (С этой точки зрения их также можно рассматривать как расширения регулирующих клапанов, которые предназначены для контроля скорости и количества потока жидкости.)

Предохранительные клапаны (или просто предохранительные клапаны) в первую очередь предназначены для предотвращения избыточного давления в гидравлических системах. Вместо закрытия, когда выполняются нежелательные условия (такие как обратные клапаны), эти типы клапанов открываются, чтобы втянуть гидравлическую жидкость обратно в резервуар, когда внутреннее давление превысило определенную точку (например, из-за заблокированной трубы в системе).

Следует отметить, что различные функции, выполняемые вышеупомянутыми клапанами, могут также выполняться другими, более конкретными типами клапанов.Например, гидравлические патронные клапаны часто используются для управления направлением или проверки, а также для контроля давления или потока. Помимо этих нескольких примеров, есть много других уникальных типов клапанов с индивидуальными функциями. Например, гидравлические игольчатые клапаны состоят из небольших отверстий и резьбовых поршней. Их уникальная форма позволяет им регулировать поток в чрезвычайно узких местах.

Принадлежности

Другие компоненты, связанные с гидравлическими клапанами, включают в себя пружины, прокладки и штоки.Те клапаны, которые включают в себя пружины, делают это для того, чтобы сместить диск и контролировать перемещение. Обычные пружинные материалы включают нержавеющую сталь, оцинкованную сталь и, для работы с исключительно высокими температурами, Inconel X750. Прокладки — это механические уплотнения, обычно сделанные из эластомера. Их целью является предотвращение утечки жидкости из клапана или между отдельными участками клапана. Термин «металлическое торцевое уплотнение» относится к прокладке, которая расположена между двумя фитингами в виде сэндвича.Стебли не всегда присутствуют, потому что они часто сочетаются с диском или ручкой. Однако, когда они присутствуют, они передают движение от управляющего устройства, например ручки, через капот и на диск.

Гидравлические клапаны могут быть подключены к гидравлическим системам с помощью различных механизмов. Некоторые из этих механизмов включают фланцы (болты или зажимы), сварные швы (стыковые или раструбы), соединительные соединения и фитинги (трубки или компрессии).

Области применения

Ценность гидравлических клапанов для промышленного мира неразрывно связана с ценностью гидравлических систем в целом.В целом, гидравлические энергетические системы предлагают источники энергии, которые проще и безопаснее, чем другие типы (например, электрические системы), но при этом невероятно эффективны. Гидравлические клапаны, таким образом, ценятся и широко распространены, поскольку они обеспечивают эффективное движение гидравлической жидкости, которая образует «жизненную основу» гидравлических энергетических систем.

Гидравлические клапаны обеспечивают управление потоком для многих, многих применений, в том числе в аэрокосмической, автомобильной, химической и лабораторной, строительной, криогенной, пожарной и отопительной службах, пищевой промышленности, топливе и масле, газе и воздухе, ирригации, медицине, военная, технологическая, холодильная и сточная промышленность.

Соображения

Поскольку гидравлические клапаны очень сильно различаются, может быть трудно определить правильный клапан для конкретного применения. Приведенные ниже пункты предлагают краткий обзор различных факторов, которые необходимо учитывать в процессе определения.

• Какой тип коэффициента потока лучше всего подходит для этого применения? Коэффициент расхода гидравлического клапана представляет собой комбинированную меру, которая указывает количество энергии, которое теряется жидкостью при ее прохождении через или через клапан.Различные клапаны имеют разные коэффициенты, и одинаковые клапаны могут расходиться по коэффициентам потока, если их диаметр (часто измеряется в дюймах) различен. Вообще говоря, более высокие коэффициенты потока указывают на более низкие перепад давления, которые возникают на клапане (если скорость потока остается неизменной). Определение правильного коэффициента потока является одним из лучших методов определения правильного клапана для использования в данном сценарии. Например, клапан с низкими потерями напора (одна из комбинированных мер, определяющих коэффициент расхода) для сохранения энергии лучше всего подходит для сценария, где клапан обычно будет открыт, а не закрыт.Гидравлические патронные клапаны популярны в сценариях, где требуется сохранение энергии, поскольку они вызывают гораздо меньшую потерю энергии и / или давления, чем у других типов клапанов.
• Какую максимальную температуру вы достигнете в данном гидравлическом сценарии? Различные типы гидравлических клапанов рассчитаны на разные максимальные температуры. Вы захотите изучить максимальные температуры, достигнутые во время гидравлических операций, и соответственно выбрать гидравлические клапаны.
• Насколько жестким будет мое гидравлическое применение? Некоторые клапаны лучше других для гидравлических ситуаций высокой интенсивности.Например, шаровые клапаны являются общей характеристикой гидравлических клапанов, которые предназначены для применения в условиях высокого давления, высокого допуска и / или в тяжелых условиях.
• Сколько портов или ступеней направленности требует мой гидравлический сценарий? Хотя во многих случаях работает стандартный двухпортовый гидравлический клапан, иногда могут быть предпочтительны многопортовые гидравлические клапаны.

Не все решения, связанные с выбором гидравлического клапана, должны приниматься в одиночку. Инвестирование в качественного производителя или поставщика гидравлических деталей в большинстве случаев стоит своих затрат.Вот некоторые характеристики поставщиков гидравлических частей, на которые следует обратить внимание:

• Аккредитация. Компания, которая имеет аккредитацию, такую ​​как ISO 9001, является хорошим выбором.
• Соблюдение гидравлических отраслевых стандартов. Эта характеристика будет тесно связана с уровнем аккредитации компании. Некоторые конкретные стандарты ISO, на которые следует обратить внимание, включают ISO 6403 (клапаны потока и давления), ISO 6263 (силовые и монтажные поверхности гидравлической жидкости), SAE J748 (клапаны гидравлического направления) и SAE J1235 (стандарты для сообщения об утечке гидравлического клапана)
• Глубина опыта / опыта.Иногда поставщик может регулярно предлагать только небольшой выбор гидравлических клапанов. Тем не менее, уровень отраслевого опыта поставщика может компенсировать эту реальность и предоставить вам индивидуальные гидравлические клапаны по мере необходимости.
• Время выполнения заказа. Все виды промышленных поломок нежелательны, но выход из строя энергосистем (гидравлических и других) особенно нежелателен. Если ваша гидравлическая силовая система выходит из строя из-за неисправности клапана, вы должны быть уверены, что работаете с поставщиком, который может дать рекомендации и предоставить необходимые замены в рекордно короткие сроки.

Гидравлические клапаны

Изображение любезно предоставлено Биллом Саймоном.

, в дополнение к преимуществу приводов с точки зрения плотности усилия, делают гидравлику уникальной в управлении силой, крутящим моментом и движением. Клапаны регулируют направление, давление и поток гидравлической жидкости, обеспечивая плавное, безопасное и контролируемое использование приводов.

Каждая машина требует и использует клапаны, которые значительно варьируются по производительности: от нескольких клапанов до десятков на одной машине. Их использование может быть простым, как предохранительный клапан для защиты насоса и привода, например, предохранительный клапан, встроенный в предохранительный клапан на распределителе.И наоборот, сложность гидравлического контура может быть значительной, используя дюжину клапанов на функцию, что можно увидеть на коллекторах, таких как пилотный клапан с двумя клапанами с противовесом, двумя регуляторами потока, двойной посткомпенсацией и проверками чувствительности к нагрузке. и т. д., которые могут быть использованы только в одной цепи

Клапаны управления направлением
Клапаны управления направлением доступны в бесчисленных конфигурациях и называются таковыми, если его основная функция заключается в том, чтобы каким-то образом контролировать путь потока жидкости.Направленные регулирующие клапаны управляют жидкостью, блокируя, отклоняя, направляя или сбрасывая. Их сложность сильно варьируется (как и их стоимость), так же как и метод интеграции. Конструкция клапанов направляет гамбит от патронных клапанов к моноблочным клапанам или от клапанов, установленных на плите, до встроенных клапанов. Их использование зависит от отрасли, в которой они обычно применяются.

Основным направленным клапаном является обратный клапан; это позволяет потоку входить в один рабочий порт и блокирует поток от возвращения через противоположный рабочий порт.Альтернативно, направляющие клапаны могут быть сложными, например, с пилотным клапаном. Стандартный золотниковый клапан имеет один непосредственно управляемый компонент, который контролирует жидкость через клапан. Однако при увеличении потока усилие на катушке также увеличивается (особенно при увеличении давления), и эти силы могут препятствовать срабатыванию катушки, чаще всего с электрическими катушками. При использовании небольшого управляющего клапана для управления перемещением большей катушки главной ступени размер (и расход) клапана практически безграничны.

Направленные клапаны часто описываются количеством «путей», через которые жидкость может проходить через них, а также позициями, доступными для перемещения. Пути равны количеству рабочих портов, поэтому четырехходовой клапан будет иметь рабочие порты давления, резервуара и A & B. Позиции равны количеству позиционных конвертов. Например, можно описать одноблочный клапан двойного действия как «4-ходовой, 3-позиционный» или просто «4/3 клапан».

поставляются в виде моноблочных или секционных клапанов, общих для мобильной гидравлической промышленности, а также клапанов промышленного типа, установленных на плите, таких как D03 типа ISO, D05 и др.Также распространены как на мобильных, так и на промышленных рынках, картриджные клапаны установлены в коллекторные блоки. Производители картриджных клапанов предлагают множество уникальных продуктов и обеспечивают высокий уровень креативности при неограниченных доступных комбинациях клапанов.

Регуляторы давления
Клапан давления — это любой компонент, предназначенный для ограничения давления. Большинство напорных клапанов основаны на толкании тарелки на седло с регулируемой пружиной, хотя напорные клапаны могут иметь простую конфигурацию шарика и пружины или использовать золотники также для контуров с большим расходом.Их работа проста; пружина прижимает тарелку к седлу, и когда давление в системе будет достаточно сильным, чтобы противодействовать усилию пружины, клапан откроется, выпуская жидкость для ограничения давления.

Предохранительный клапан контролирует максимальное давление для всей системы или ее подсистемы, причем самое низкое давление пружины в системе — это то, которое открывается в первую очередь. Большинство других напорных клапанов основаны на простом подпружиненном шарике или тарелке предохранительного клапана. Последовательные клапаны, противовесные клапаны, тормозные клапаны и т. Д.Это все виды предохранительных клапанов с дополнительной полезностью или функциональностью, такими как встроенные проверки обратного потока или пилотная операция. Редукционный клапан отличается от других клапанов давления тем, что он ограничивает давление ниже по потоку, а не выше по потоку. Он используется в приложениях, где давление в подсистеме должно быть ниже, без ущерба для производительности в остальной части системы.

Клапаны регулирования расхода
Клапаны регулирования расхода — это любые компоненты, предназначенные для управления или ограничения потока тем или иным способом.Они часто представляют собой просто игольчатый клапан, который представляет собой переменное ограничение, регулируемое винтом или ручкой, очень похожее на клапаны давления, для ограничения энергетического потенциала для создания потока. При установке с обратными обратными клапанами мы меняем название на управление потоком. Клапаны управления потоком могут иногда иметь несколько портов, например, с приоритетным управлением потоком. Они способны обеспечить управляемый фиксированный поток в одну часть схемы (иногда в жертву другой части), пока входной поток достаточно высок для его приоритетного требования.

имеют идеальную компенсацию давления, что позволяет клапану поддерживать заданный расход независимо от колебаний давления, вызванных нагрузкой. Компенсаторы давления — это тип клапана управления потоком, доступный как отдельный элемент, часто добавляемый к другим клапанам в контуре, чтобы обеспечить одинаковую независимую от нагрузки точность настройки потока, например, с помощью пропорционального клапана.

Пропорциональные клапаны считаются как расходными, так и направленными клапанами, и способны измерять расход и контролировать направление потока.Пропорциональные клапаны используют широтно-импульсную модуляцию для поддержания напряжения и контроля тока. Изменение тока управляет силой магнитного поля и тем, как далеко катушка или тарелка перемещаются внутри своего тела, изменяя размер отверстия, доступного для жидкости, чтобы взять, что, конечно, ограничивает поток. Простой переменный резистор может использоваться для ограничения тока, но он неэффективен и не может обеспечить преимущества, которые может иметь ШИМ-контроллер.

Во-первых, контроллер клапана может обеспечить настраиваемые минимальные и максимальные настройки.Минимальное значение тока необходимо для перемещения катушки за ее перекрытие, где она «начинает» течь. Кроме того, максимальное значение тока предотвращает утомление слишком большого количества электрического сока от клапана и катушки, когда для достижения полного потока в любом случае требуется всего пара ампер. Кроме того, надлежащий контроллер и драйвер подают сигнал смещения на клапан, который вибрирует золотник, так что статическое трение не удерживает его. Движение катушки незаметно, но его достаточно, чтобы при изменении тока катушка реагировала быстро, не выходя за пределы желаемой новой позиции.