Что делает разгрузочный клапан в гидравлической системе

Введение

Ваш гидравлическая система перегревается во время простоя? Эта потраченная впустую энергия стоит реальных денег. Разгрузочный клапан решает эту проблему. Он автоматически перенаправляет поток насоса в резервуар при низком давлении. В этой статье вы узнаете, что именно делает разгрузочный клапан, как он экономит энергию и где его применять. Вы также обнаружите распространенные неисправности и быстро их исправите.

Понимание основной функции разгрузочного клапана в гидравлической системе

Основная задача – перенаправление потока насоса в резервуар.

Думайте о разгрузочном клапане как об умном гаишнике внутри вашей гидравлической системы . Его основная работа? Он автоматически перенаправляет весь выходной поток насоса обратно в резервуар, как только давление достигает заданного уровня. Никаких колебаний. Никаких частичных мер. Это действие полностью «разгружает» насос. Насос, конечно, продолжает вращаться, но он работает при очень низком давлении, почти как на холостом ходу. Он больше не борется с полным давлением в системе. Это имеет огромное значение.

Давайте разберем, что происходит в типичной гидравлической системе :

Вот почему это важно. Насос фиксированного объема не знает, когда вам нужен поток. Он просто продолжает издавать одну и ту же громкость каждую секунду. Без разгрузочного клапана этому потоку некуда деваться в моменты простоя. Таким образом, он таранит замкнутую цепь. Давление зашкаливает. Насос работает тяжело. Энергия уходит в виде бесполезного тепла. Вы этого не хотите. Мы этого не хотим. Срабатывает разгрузочный клапан, открывает широкий проход к резервуару и позволяет насосу дышать свободно. Это простой трюк, но он меняет эффективность работы гидравлической системы .

Почему гидравлической системе нужен разгрузочный клапан

Вот факт, который удивляет многих: в любой гидравлической системе с насосом фиксированного рабочего объема насос обеспечивает одинаковую подачу независимо от того, поднимаете ли вы тяжелый груз или просто ждете. Всегда. Никаких исключений. Поэтому, когда ваши приводы перестают двигаться (скажем, пресс удерживает деталь или зажим остается закрытым), этот поток должен куда-то направиться. Если у вас нет разгрузочного клапана, система пропускает все через предохранительный клапан. Но предохранительный клапан работает под высоким давлением. Это защитное устройство, а не энергосберегающий.

Что произойдет тогда? Три неприятные вещи:

• Огромные потери энергии . Насос работает при полном давлении, не совершая при этом полезной работы.

• Тепловая перегрузка . Эта потраченная впустую энергия превращается в тепло, вызывая перегрев вашей гидравлической жидкости.

• Преждевременный износ . Уплотнения, шланги и насосы изнашиваются быстрее под постоянным высоким давлением.

Разгрузочный клапан все это исправляет. Он открывает путь низкого давления прямо обратно в бак. Давление падает почти до нуля. Насос простаивает. Гидравлическая система остается готовой, но потребляет мощность, а не поглощает ее. Вы можете сэкономить 80–90 % энергии в периоды ожидания. Это не опечатка. Мы говорим о резком сокращении счетов за электроэнергию или топливо. Кроме того, меньше тепла означает, что ваше масло прослужит дольше. Компоненты служат дольше. Вся ваша работа проходит более гладко. Поэтому, когда кто-то спрашивает: «Что делает разгрузочный клапан?», скажите ему, что это компонент, который превращает энергозатратную гидравлическую систему в умную и эффективную систему.

Как работает разгрузочный клапан – шаг за шагом

Подпружиненный механизм внутри

Давайте заглянем внутрь этого хитроумного устройства. Вы обнаружите, что несколько ключевых частей работают вместе. Подпружиненная катушка (или иногда тарельчатый клапан) находится посередине. Впускной порт подключается к помпе. Выходное отверстие ведет прямо обратно в резервуар. Еще есть линия пилотного сигнала — она определяет давление в системе. Пружина удерживает все закрытым в нормальных условиях. Гидравлическое давление давит на золотник с одной стороны. Пружина отталкивается от другой. Какая сила победит? Это зависит от уровня давления. Когда давление в системе остается низким, пружина держится крепко. Ни один поток не ускользает. Насос направляет всю свою энергию на настоящую работу. Но как только давление поднимается достаточно высоко, гидравлическая сила преодолевает пружину. Шпуля смещается. Клапан трещит и открывается. Эта простая борьба между пружиной и давлением и заставляет срабатывать разгрузочный клапан.

Вам не нужно быть инженером, чтобы понять это. Думайте об этом как о переключателе, чувствительном к давлению. Низкое давление? Клапан остается закрытым. Высокое давление? Клапан открывается. Это основная идея. И это работает каждый цикл без сбоев.

Цикл разгрузки – когда и как он начинается

Теперь давайте пройдемся по всему циклу шаг за шагом. Посмотрите, какую пользу гидравлическая система получает от этого плавного автоматического процесса.

Шаг 1. Нормальная работа (клапан закрыт). Давление в системе ниже настройки клапана. Ваши приводы перемещаются свободно. Разгрузочный клапан остается закрытым. Поток насоса поступает прямо в рабочий контур — без перерывов. Все работает нормально.

Шаг 2 – Давление достигает заданной точки (клапан открывается). Что-то меняется. Возможно аккумулятор закончил зарядку. Или привод достигает предела и останавливается. Давление в системе повышается. Он пересекает уставку разгрузки (обычно на 50–200 фунтов на квадратный дюйм ниже настройки сброса давления). Гидравлическая сила наконец побеждает пружину. Шпуля смещается. Клапан широко открывается.

Шаг 3 – Насос разгружается (поток поступает в резервуар). Теперь наступает волшебство. Поток насоса устремляется через открытый клапан обратно в резервуар. Давление падает почти до нуля — ровно настолько, чтобы компенсировать потери в трубах. Насос крутится, но почти ничего не борется. Потребление энергии резко падает. Тепло останавливает строительство. Ваша гидравлическая система берет передышку.

Шаг 4. Давление падает (клапан закрывается). Рано или поздно системе снова потребуется питание. Возможно аккумулятор немного разряжается. Или клапан смещается, чтобы переместить цилиндр. Давление в системе падает ниже уровня сброса. Пружина толкает золотник назад. Клапан закрывается. Поток насоса возвращается в рабочий контур. Готов снова работать.

Этот цикл повторяется сотни или тысячи раз. Каждый цикл экономит энергию. Давайте сравним, что и куда течет на каждом этапе:

Вы видите закономерность. Это не сложно. Клапан просто переключается между двумя режимами: работой и отдыхом. Именно это переключение делает гидравлическую систему намного более эффективной, чем система без нее.

Роль пилотной эксплуатации в более крупных системах

Небольшие системы прекрасно работают с клапанами прямого действия. А как насчет крупного промышленного оборудования? Вот в чем проблема. Клапану прямого действия нужна тяжелая пружина, чтобы оставаться закрытой при высоком давлении. Эту пружину становится труднее сжимать. Чтобы открыть его, нужна огромная гидравлическая сила. Не практично. Не эффективно. Поэтому инженеры создали более разумное решение: разгрузочные клапаны с пилотным управлением.

Как они работают? Они используют крошечный пилотный клапан для управления гораздо большим основным клапаном. Пилотный клапан измеряет давление в системе через небольшое отверстие. Когда давление достигает заданного значения, пилотный клапан открывает канал слива. Это снимет давление с задней части основной шпули. Тогда даже умеренное давление в системе может открыть главный золотник. Это все равно, что использовать небольшой переключатель, чтобы щелкнуть тяжелый выключатель. Результат? Вы получаете точный контроль без огромных пружин.

Проверьте различия между этими двумя конструкциями:

Ключевые области применения, в которых разгрузочный клапан улучшает производительность гидравлической системы

Схемы зарядки аккумуляторов

Аккумулятор действует как перезаряжаемая батарея для вашей гидравлической системы . Он хранит жидкость под давлением для последующего использования. Вот типичный цикл, который вы увидите. Насос наполняет аккумулятор до тех пор, пока давление не достигнет точки отключения. После полной зарядки система больше не нуждается в потоке воды от насоса. Итак, разгрузочный клапан открывается. Он направляет весь поток насоса прямо в резервуар под очень низким давлением. Тем временем аккумулятор самостоятельно питает цепь. Никаких перерывов. Никакой траты энергии.

Когда насос снова проснется? Разгрузочный клапан остается открытым до тех пор, пока давление в аккумуляторе не упадет до заданного уровня сброса. Это может произойти потому, что вы используете жидкость для работы. Или просто от естественной утечки. Когда давление падает достаточно сильно, клапан закрывается. Насос подзаряжает аккумулятор. Затем весь цикл повторяется.

Цепи высокого-низкого уровня (с двумя насосами)

Давайте поговорим об умной конструкции, которую используют многие гидравлические системы : схема «высокий-низкий». Он объединяет два насоса вместе. Один насос обеспечивает высокий расход, но низкое давление. Подумайте о 50 галлонах в минуту при давлении 500 фунтов на квадратный дюйм. Другой обеспечивает низкий расход, но высокое давление. Возможно, 5 галлонов в минуту при 3000 фунтов на квадратный дюйм. Зачем два насоса? Потому что для разных задач нужны разные профили мощности. Быстрое движение требует потока. Большая сила требует давления.

Вот как разгрузочный клапан прекрасно справляется с этой задачей:

• Фаза быстрого подхода – оба насоса направляют поток к приводу. Цилиндр быстро вырывается вперед. Большой поток, низкое сопротивление.

• Фаза работы/силы – привод встречает сопротивление. Давление в системе повышается. Он достигает заданного значения разгрузочного клапана.

• Разгрузочное действие – клапан открывается и направляет поток большого насоса прямо в резервуар. Продолжает работать только небольшой насос высокого давления.

• Фаза удержания или нажатия . Маленький насос развивает полную силу, не тратя энергию большого насоса.

Проверьте разницу в энергопотреблении:

Эта установка является стандартной для гидравлических прессов, пресс-подборщиков лома и машин для литья под давлением. Его также можно найти в некотором мобильном оборудовании, таком как дровоколы и компакторы. Разгрузочный клапан действует как переключатель: он отключает большой насос именно тогда, когда вам больше не нужен высокий поток. Умно, просто и очень эффективно.

Мобильная техника и сельскохозяйственная техника

Представьте себе экскаватор или трактор. Используют ли они гидравлическую энергию каждую секунду? Нет. Есть паузы. Оператор на мгновение прекращает копать. Они меняют положение машины. Они ждут, пока грузовик тронется. Во время этих коротких периодов простоя насос продолжает вращаться. Без разгрузочного клапана он работает против полного давления. Это сжигает топливо, нагревает масло и изнашивает компоненты.

Разгрузочный клапан меняет правила игры для мобильных гидравлических систем . Он определяет, когда ни одна функция не активна. В системе растет давление, потому что потоку некуда идти. Разгрузочный клапан открывается на заданном уровне. Поток насоса возвращается в резервуар при низком давлении. Нагрузка на двигатель заметно падает. Вы слышите разницу: машина работает тише.

Какие преимущества на самом деле видят операторы?

• Снижение расхода топлива . Типичный экскаватор может сэкономить 10‑15 % при циклической работе.

• Снижение нагрузки на двигатель . Меньшая нагрузка означает более длительный срок службы двигателя.

• Холодное гидравлическое масло . Тепло — враг. Меньше нагрева означает меньше замен масла и более качественные уплотнения.

• Тихая работа – больше не будет пронзительного воя насоса, борющегося с замкнутым контуром.

• Мгновенный отклик — система остается под давлением, поэтому в тот момент, когда вы касаетесь элемента управления, она начинает двигаться.

Сельскохозяйственное оборудование выигрывает не меньше. Гидравлическая система трактора приводит в движение погрузчики, косилки и пресс-подборщики. Между проходами или когда вы делаете паузу в конце ряда, срабатывает разгрузочный клапан. Экономия топлива быстро увеличивается в течение длительного дня сбора урожая. Их используют и комбайны. То же самое можно сказать и о телескопических погрузчиках и мини-погрузчиках. Любая машина с прерывистым потреблением гидравлической жидкости будет работать лучше с установленным этим клапаном.

Промышленное производство – прессы и станки

Зайдите на любой завод с гидравлическими прессами или станками с ЧПУ. Вы увидите длинные циклы с большим количеством простоев. Пресс закрывается. Он удерживает давление в течение нескольких секунд. Затем он открывается. Детали выбрасываются. Оператор загружает новую деталь. В течение этого времени удержания и ожидания насосу не нужно создавать высокий поток. Но насос фиксированного объема этого не знает. Он просто продолжает приносить пользу. Без разгрузочного клапана весь этот поток прошел бы через предохранительный клапан под высоким давлением. Это тратит огромную энергию и выделяет тепло.

Разгрузочный клапан прекрасно это исправляет. Он поддерживает работу насоса на холостом ходу при низком давлении во время каждой паузы. Вот что происходит с потреблением энергии в типичном цикле прессования:

Цифры рассказывают историю. Вы можете сократить потребление энергии в режиме ожидания на 70–90%. Это немалое улучшение. Это меняет правила игры для любого магазина, работающего в несколько смен.

Машины для литья под давлением работают по такому же принципу. Они зажимают форму, впрыскивают пластик, держат давление, охлаждают, а затем открывают. Одна только фаза охлаждения может длиться 10–20 секунд. Разгрузочный клапан удерживает насос разгруженным в течение всего периода охлаждения. Умножьте это на тысячи циклов в день. Речь идет о серьезной экономии. Станки, такие как гидравлические патроны с ЧПУ или системы зажима, также выигрывают. То же самое можно сказать и о системах погрузочно-разгрузочных работ с конвейерными подъемниками прерывистого действия. Каждый раз, когда ваша гидравлическая система простаивает, даже в течение нескольких секунд, разгрузочный клапан возвращает вам долг.

Техническое обслуживание, устранение неполадок и рекомендации по разгрузочным клапанам

Общие признаки неисправного разгрузочного клапана

Никто не хочет, чтобы его гидравлическая система вышла из строя. Но когда разгрузочный клапан начинает выходить из строя, он посылает четкие предупреждающие сигналы. Вам просто нужно знать, что искать. Вот наиболее распространенные симптомы, которые мы наблюдаем в полевых условиях:

• Чрезмерный нагрев во время простоя – Прикоснитесь к резервуару или корпусу насоса. Сейчас намного жарче, чем обычно? Это часто означает, что клапан застрял в закрытом состоянии. Насос заставляет жидкость течь через предохранительный клапан, а не сбрасывать ее в резервуар. Вся эта энергия превращается в бесполезное тепло.

• Медленная или неустойчивая реакция привода – цилиндры ползут или колеблются? Возможно, клапан заклинивает в открытом положении. Он сбрасывает поток в бак, когда вашей гидравлической системе действительно требуется давление. Реакция становится вялой. Позиционирование становится неряшливым.

• Необычные шумы (стук или жужжание) – Здоровый клапан работает практически бесшумно. Если вы слышите дребезжание или пронзительный гул, заподозрите неисправность. Загрязненное масло часто является причиной этого. То же самое относится и к изношенной катушке, которая не может сидеть должным образом.

• Колебания давления на манометре . Стрелка прыгает, а не держится устойчиво. Слабая пружина или заблокированная пилотная линия приводят к тому, что клапан открывается и закрывается в неподходящее время. Ваша гидравлическая система никогда не находится в стабильном состоянии.

Обратите внимание на эти признаки заранее. Небольшая проблема сегодня превратится в серьезный ремонт завтра. Ремонт заклинившего клапана обходится гораздо дешевле, чем замена сгоревшего насоса или сгоревшего масла.

Советы по профилактическому обслуживанию

Хорошее обслуживание обеспечит бесперебойную работу вашего разгрузочного клапана. А исправный клапан означает надежную гидравлическую систему . Следуйте этим простым правилам, и вы избежите наиболее распространенных ошибок.

• Содержите гидравлическую жидкость в чистоте . Загрязнение — убийца номер один разгрузочных клапанов. Грязь царапает катушки. Шлам блокирует пилотные отверстия. Меняйте фильтры по расписанию. Регулярно проверяйте свое масло. Чистая жидкость – дешевая страховка.

• Проверьте соединения пилотной линии на наличие утечек . Клапаны с пилотным управлением зависят от чистого сигнала без утечек. Крошечная капля из фитинга или треснувшая трубка означает, что управляющее давление никогда не достигнет клапана. Он не открывается и не закрывается правильно. Проверяйте эти линии каждые несколько месяцев.

• Проверяйте настройки давления не реже одного раза в год – пружины со временем ослабевают. Они теряют напряжение. Это меняет давление, при котором ваш клапан разгружается. Подключите манометр и проверяйте настройку ежегодно. Отрегулируйте его обратно в соответствии со спецификацией. Это займет десять минут и избавит от головной боли.

• Следите за температурой системы . Нагрев ускоряет износ каждого компонента. Уплотнения затвердевают. Катушки прилипают. Пружины теряют самообладание. Поддерживайте температуру гидравлической системы ниже 140°F (60°C) для увеличения срока службы. Если вы видите более высокие температуры, найдите основную причину, а не просто игнорируйте ее.

Вот краткий контрольный список, который вы можете выполнять каждый квартал:

Придерживайтесь этих шагов. Ваша гидравлическая система будет работать холоднее, реагировать быстрее и реже выходить из строя. Мы видели, как при правильном уходе клапаны служат более десяти лет.

Когда следует заменить или модернизировать разгрузочный клапан

Ни один клапан не вечен. Даже при тщательном обслуживании детали изнашиваются. Но как узнать, когда пора менять новый? Вот четкие практические правила.

• Замените, если настройка давления отклоняется более чем на 10 % от спецификации . Вы пытаетесь отрегулировать ее, но пружина просто не держится. Возможно, шпуля изношена. Возможно, весна приняла постоянный набор. В любом случае точность теряется. Пришло время нового клапана.

• Замените, если внутренняя утечка становится чрезмерной . Ваш насос нагревается даже в незагруженном состоянии. Это означает, что масло просачивается мимо золотника. Это создает давление там, где его не должно быть. Простой тест: пощупайте обратную линию бака, когда клапан должен быть разгружен. Если тепло, у вас есть внутренний байпас.

• Переход от прямого действия к пилотному – используете ли вы высокие потоки (более 30 галлонов в минуту) или суровые циклы? С клапанами прямого действия здесь проблемы. Установка с пилотным управлением обрабатывает большие потоки с большей точностью. Он также реагирует быстрее. Затраты на модернизацию быстро окупаются за счет экономии энергии.

• Соблюдайте типичные интервалы обслуживания. – Нормальные промышленные условия: заменяйте каждые 2–3 года. Пыльные, жаркие или интенсивные циклы эксплуатации: проверяйте каждый год, заменяйте при необходимости. Не ждите катастрофического провала.

А как насчет ремонта и замены? Большинство разгрузочных клапанов не подлежат восстановлению. Новые сальники и пружина стоят почти столько же, сколько целый новый клапан. И у вас все еще есть изношенное отверстие золотника. Просто замените его. Ваша гидравлическая система скажет вам спасибо.

Последствия эксплуатации гидравлической системы без разгрузочного клапана

Можете ли вы запустить гидравлическую систему без разгрузочного клапана? Технически да. Но ты действительно этого не хочешь. Вот что произойдет, если вы пропустите этот компонент.

• Случаи избыточного давления – Насос постоянно работает при закрытых клапанах. Скачки давления происходят каждый раз, когда привод останавливается. Шланги вздуты. Уплотнения выдуваются. Штоки цилиндров гнутся. Эти неудачи являются дорогостоящими и опасными.

• Сильное накопление тепла – потраченная впустую энергия превращается в тепло. Многое из этого. Температура масла взлетает выше 180°F (82°C). Жидкость окисляется и чернеет. Лак формируется на катушках. Уплотнения затвердевают и трескаются. Ваша гидравлическая система готовит себя изнутри.

• Сокращение срока службы насоса . Продолжительная работа под высоким давлением быстро изнашивает поршни, подшипники и лопасти. Насос, который должен проработать 10 000 часов, может выйти из строя через 2 000. Вы будете менять насосы в два-три раза чаще.

• Более высокие счета за электроэнергию или топливо . Насос потребляет полную мощность даже при нулевой работе. Для двигателя мощностью 50 л.с. это 3-5 долларов за час простоя. За год вы выбрасываете тысячи долларов.

• Непоследовательное управление приводом . Отсутствие разгрузочного клапана означает резкие колебания давления. Насос борется с предохранительным клапаном, затем падает, затем снова борется. Ваши цилиндры движутся прерывисто и непредсказуемо. Точная работа становится невозможной.

Заключение

Разгрузочный клапан направляет поток насоса в резервуар под низким давлением во время периодов простоя. Это простое действие сокращает потери энергии и тепла в вашей гидравлической системе. Blince предлагает надежные разгрузочные клапаны, которые позволяют оборудованию работать дольше и холоднее. Доверьтесь Blince и получите более разумные гидравлические решения, которые экономят ваши деньги каждый день.

Часто задаваемые вопросы

Вопрос: Что делает разгрузочный клапан в гидравлической системе?

A: Он перенаправляет поток насоса обратно в резервуар при высоком давлении. Это разгружает насос и сокращает потребление энергии.

Вопрос: Как разгрузочный клапан экономит энергию?

A: Позволяет насосу работать на холостом ходу при низком давлении в режиме ожидания. Тогда ваша гидравлическая система потребляет до 90 % меньше энергии.

Вопрос: Почему моя гидравлическая система перегревается без нее?

A: Насос выталкивает поток через предохранительный клапан под высоким давлением. Эта потраченная впустую энергия превращается в разрушительное тепло.

Вопрос: Где используется разгрузочный клапан?

О: В аккумуляторных цепях, двухнасосных системах, прессах и передвижном оборудовании. Любая гидравлическая система с периодами простоя имеет преимущества.

Вопрос: Когда мне следует заменить разгрузочный клапан?

Ответ: Замените его, если давление превышает 10 % или насос перегревается в разгруженном состоянии. Проверяйте его каждые 2‑3 года.