Tel: 021 3390 3552 , 021 3390 1804
آخرین مقاله ها در سایت

سوپاپ کاهنده فشار

سوپاپ کاهنده فشار

سوپاپ های کاهنده فشار معمولاً جزء سوپاپهای کنترل فشار باز هستند که جهت محدود کردن و کاهش فشار در یک یا دو قسمت از مدار هیدرولیکی استفاده می شوند. کاهش فشار منجر به کاهش نیروی تولید شده می شود. این نوع سوپاپ تنها سوپاپ کنترل فشاری است که در حالت نرمال باز است.

سوپاپ کاهنده فشار، فشار را از دهانه خروجی خود حس کرده و فرمان می گیرد و تمایل به بسته شدن دارد تا هنگامیکه فشار خروجی آن به مقدار تنطیم شده سوپاپ برسد .هنگامیکه فشار پائین دست نسبت به فشار تنظیمی سوپاپ پائین تر است، جریان به طور آزادانه از مجرای ورود به مجرای خروجی جریان خواهد یافت. با توجه به شکل، یک مسیر کنار گذر در دهانه خروجی مشاهده می شود که فشار خروجی را بر خلاف نیروی فنر به انتهای قرقره انتقال می دهد. هنگامیکه فشار پایین دست نسبت به مقدار فشار فنر قرار گرفته درپشت قرقره زیادتر شود، قرقره به سمت راست حرکت کرده و با توجه به شکل قسمتی از مجرای خروجی را مسدود می کند. بنابراین جریان عبوری از دهانه خروجی برای ثابت نگه داشتن فشار خروجی سوپاپ کاهش می یابد. چناچه سوپاپ بطور کامل مسدود شود نشتی روغن عبوری از قرقره می تواند سبب ایجاد فشار پائین دست بیشتر از مقدار فنر بشود. به همین خاطر برای جلوگیری از این اتفاق و تخلیه جریان نشتی از خط تخلیه داخلی مجزایی استفاده شده است.

کاربرد عملی سوپاپ کاهنده فشار در یک سیستم هیدرولیک

مدار نشان داده شده در شکل (6-20) را در نظر می گیریم. فرض بر این است نیروی به کار رفته جهت راه اندازی یکی از سیلندر ها نسبت به دیگری کمتر باشد. در این مدار برای راه اندازی سیلندر B نسبت به سیلندر A نیروی کمتری مورد نیاز می باشد. به همین خاطر مطابق شکل نشان داده شده از یک سوپاپ کاهنده فشار قبل از سیلندرB استفاده شده است. این چیدمان سبب می شود زمانیکه جریان ورود به سیلندر به حداکثر مقدار فشار تنظیمی سوپاپ به کار رفته برسد، سوپاپ عمل کرده و جریان به طور عمودی قطع می شودبنابراین از عبور جریان با فشار بیشتر از فشار تنظیم شده جلوگیری می شود. سیال لز طریق مسیر تخلیه سوپاپ به مخزن تخلیه می شود. در نتیجه این عمل بتدریج، فشار کاهش پیدا کرده و مجدداً سوپاپ برای عبور جریان به سیلندر باز می شود. در نهایت فشار تعادل کاهش یافته با فشار تنظیمی سوپاپ معادل خواهد بود.

سوپاپ تخلیه فشار(بی بار کننده)

سوپاپهای تخلیه فشار از راه دور کنترل می شوند، و فشار مسیر پایلوت خود را می تواند از هر جایی از مدار دریافت می کند و معمولاً این سوپاپها از نوع کنترل بسته می باشند. هنگامیکه فشار در یک قسمت از مدار هیدرولیک از فشار تنظیم شده سوپاپ بیشتر شود، سوپاپ تخلیه فشار باز شده و جریان بطور مستقیم به مخزن تخلیه می شود.

سوپاپ ترتیبی(توالی)

سوپاپ توالی معمولاً بعنوان سوپاپ کنترل فشار بسته شناخته می شود. در یک مدار هیدرولیکی از این سوپاپ برای تامین حرکت ترتیبی عملگرها بر پایه فشار استفاده می شود. بعبارت دیگر سوپاپهای ترتیبی وقوع یک عملکرد را قبل از دیگری تامین می کنند. تصویری از سطح مقطع سوپاپ ترتیبی در شکل نشان داده شده است. هنگامیکه اجزاء متصل به مجرایA از سوپاپ به فشار تنظیم شده برروی سوپاپ برسد سیال بوسیله سوپاپ از طریق مجرای B به منظور انجام کار در یک دهانه دیگر از سیستم عبور داده می شود. مغزی مخروطی جریان زیاد از سوپاپ ترتیبی توسط مخروط فنر داری کنترل می شود. در فشارهای پائین مغزی مخروطی  از ورود جریان سیال به مسیر A جلو گیری می کند.  سیگنال فشار در مسیر A از طریق روزنه هایی به سمت بالای مغزی مخروطی و مخروط انتقال می یابد. هیچگونه جریانی از این سوپاپ عبور نمی کند. مگر آنکه فشار در مسیر A از حداکثر فشار تنظیم شده در فنر پشت مخروط بیشتر شود. هنگامیکه فشار از فشار تنظیمی سوپاپ بیشتر شود، مغزی مخروطی اصلی بالا رفته و اجازه عبور جریان از طریق مجرای B را می دهد. فشار تنظیم شده در مسیر A نگه داشته می شود تا اینکه فشار در مسیر B به مقدار مشابه برسد.

یک جریان پایلوت کم در حدود(gpm4/1) از طریق پیستون کنترل عبور کرده و مخروط پایلوت به سمت مسیر تخلیه خارجی می گذرد. هنگامیکه افزایش فشاری در مسیرB وجود داشته باشد پیستون کنترل برای جلو گیری از افت فشار بیشتر جریان پایلوت، عمل می کند. مغزی مخروطی اصلی بطورکامل باز می شود و اجازه می دهد فشارها در مسیرهای A  B با هم بالا رود.

سوپاپ خنثی کننده وزن

سوپاپهای خنثی کننده وزن معمولاً بعنوان سوپاپ کنترل فشار بسته محسوب می شوند که برای جلو گیری از حرکت ناخواسته یک بار ناشی از نیروی وزن مثلاً جکها به کار می روند.

شکل (6-25)، نحوه کار یک سوپاپ خنثی کننده وزن را نشان می دهد. دهانه اول سوپاپ به قسمت تحتانی سیلندر، دهانه دوم به سوپاپ کنترل جهت یا همان (DCV)  وصل می شود.فشار تنظیم شده  سوپاپ حنثی کننده وزن بالاتر از مقدار نیاز تنظیم می شود تا از سقوط نا خواسته بار جلو گیری کند.هنگامی که جریان سیال ارسالی از پمپ از طریق سوپاپ کنترل جهت به قسمت بالای سیلندر هدایت می شود پیستون به طرف پایین رانده می شود. در نتیجه فشار در دهانه اول افزایش یافته و قرقره بلند می شود بدین ترتیب مسیری برای عبور جریان از طریق دهانه دوم باز شده و از طریق سوپاپ کنترل جهت به مخزن تخلیه می شود.

هنگام بالا رفتن سیلندر سوپاپ یکطرفه که بصورت موازی با سوپاپ خنثی کننده وزن قرار گرفته سبب می شود حرکت سیلندر به طرف بالا بصورت عادی انجام شود و امکان بسته شدن جک را فراهم می کند. شکل (6-26) چگونگی عملکرد دقیق سوپاپ خنثی کننده وزن را در مدار هیدرولیک نشان می دهد. با توجه به شکل نشان داده شده سوپاپ خنثی کننده وزن به منظور جلوگیری از هر گونه عملکرد غیر کنترل شده بعد از سیلندرقرار دارد. در صورتیکه سوپاپ خنثی کننده وزن بعد از سیلندر قرار نداشته باشد وزنه، سیلندر را به پائین می کشد و حرکت سیلندر برای پائین آوردن وزنه غیر قابل کنترل می شود. فشار تنظیم شده برای سوپاپ حنثی کننده وزن کمی بیشتر از فشار ناشی از بار می باشد. هنگامیکه سیلندر باز می شود می بایست به منظور حرکت به سمت پائین، افزایش جزئی در فشار ایجاد شود.

سوپاپهای ترمز موتوری

سوپاپ های ترمز معمولاً از نوع سوپاپ های کنترل فشار بسته می باشند که به منظور کنترل حرکت هیدروموتورها در سیستمهای هیدرولیکی کاربرد دارند. عملکرد ایندسته از سوپاپها ترکیبی از هر دو روش دستی و کنترل پایلوتی بصورت همزمان می باشد. همگام عملکرد سوپاپ، بوسیله فشار سیستم و از طریق مسیر پایلوت،  سوپاپ باز نگه داشته می شود. بنابراین فشار برگشتی وارد بر موتورکه ممکن است مقاومت در طرف دیگر هیدروموتور و بار وارد بر آن را بالا ببرد حذف می شود.بعبارت دیگر سوپاپهای ترمز، فشار در مسیرهای ورودی و خروجی هیدروموتور را حس کرده و در صورتی که فشار در خروجی کمتر از فشار در ورودی باشد به سیال خروجی اجازه می دهد تقریباً بدون محدودیت از هیدروموتورها خارج شود که در این حالت عملکرد هیدروموتور طبیعی است اما هنگامیکه فشار در مسیر خروجی بیشتر از مسیر ورودی باشد سوپاپ ترمز، مسیر را کمی می بنددتا فشار در این مسیر افزایش یافته و حرکت مربوطه تحت کنترل باشد. شکل(6-27) عملکرد یک سوپاپ ترمز در یک مدار هیدرولیکی شامل هیدروموتور را نشان می دهد.

هنگامیکه سوپاپ کنترل جهت تحریک می شود فشار در مسیر پایلوت افت کرده و سوپاپ بسته می شود. باز شدن سوپاپ نیز از طریق پایلوت داخلی است که بوسیله نیروی اینرسی ناشی از ترمز دینامیکی هیدروموتور می باشد.

6-3-3 سوپاپهای کنترل جریان

سوپاپ کنترل جریان وسیله ای است که برای تنظیم شدت جریان یا دبی مایعات و گازها درون لوله استفاده می شود. سوپاپ شامل تنگنایی برای عبور جریان است که سطح مقطع این تنگنا می تواند متغیر باشد. نقش سوپاپ کنترل جریان در سیستم و همچنین موقعیت قرار گیری ان نیز برای بهینه بودن عملکرد سیستم بسیار حیاتی می باشد. نقش اصلی سوپاپ کنترل جریان، کاهش میزان جریان در مدار هیدرولیکی است. یکی از مهمترین کاربرد های سوپاپهای کنترل جریان در سیستمهای هیدرولیکی، کنترل شدت جریان ورودی به سیلندرها و موتورها برای تنظیم سرعت آنها می باشد و هر گونه کاهش در میزان شدت جریان سبب کاهش سرعت عمگر خواهد شد. طرح های مختلفی از سوپاپهای مورد استفاده برای کنترل جریان وجود دارد. بسیاری از این طرحها برای کاربرد های خاص در نظر گرفته شده اند .  بعضی از پارامترهایی که در طی مراحل طراحی یک سوپاپ کنترل جریان می بایست در نظر گرفته شود شامل:

  • حداقل یا حداکثر شدت جریان و چگالی سیال که بر روی اندازه سوپاپ ها تاثیر گذار است.
  • خاصیت خورندگی سیال که جنس مواد تشکیل دهنده ساختار سوپاپ را مشخص می کند.
  • افت فشار مورد نیاز در سوپاپ
  • میزان نشتی مجاز از سوپاپ هنگام بسته بودن آن
  • حداکثر میزان صدا از سوپاپ که می تواند تحمل شود
  • روشهای اتصال سوپاپ به مدار از قبیل پیچ ها، اتصال فلانج و جوش

سوپاپ های کنترل جریان به انواع ذیل تقسیم بندی می شوند:

سوپاپ های کنترل جریان غیر قابل تنظیم یا ثابت که نماد گرافیکی آن در شکل (6-28a) نشان داده شده است.

سوپاپ های کنترل جریان قابل تنظیم که نماد گرافیکی آن در مدارهای هیدرولیکی شکل (6-28b) نشان داده شده است.

علاوه بر این ممکن است تقسیم بندی های دیگری هم داشته باشند مثل دروازه ای

سوپاپ کنترل جریان جبران کننده فشار(حساس به فشار)

در ادامه به طور خلاصه انواع سوپاپ های کنترل جریان رایج در سیستم های هیدرولیکی را بررسی و عملکرد، نقش و کاربرد هر یک از آنها تحلیل خواهد شد.

سوپاپ های فلکه ای(بشقابی)

این نوع سوپاپ ساده ترین شکل از سوپاپ های کنترل جریان است. دلیل نامگذاری این سوپاپ به این اسم بخاطر عضو دایره ای است که با اعمال فشار به آن و قرار گیری آن در نشیمنگاه سوپاپ ، به منظور بستن سوپاپ استفاده می شود. تصویر شماتیکی از این سوپاپ در شکل (6-29) نشان داده شده است.

سیال از طریق سوپاپ در گوشه های راست به سمت لوله ها جریان می یابد. هنگامی که این سوپاپ باز می شود سطح کامل بشقاب، یک دفعه از نشیمنگاه بلند می شود، در نتیجه این عمل در یک سوپاپ بشقابی خفگی فراوانی در جریان ایجاد می شود. در سیستم های هیدرولیکی سوپاپ های بشقابی می تواند هم به صورت دستی با استفاده از فلکه چرخان و یا مکانیکی با استفاده از یک عملگر (محرک) راه اندازی شود.

سوپاپ پروانه ای

سوپاپ های پروانه ای نوع دیگری از انواع سوپاپ های کنترل جریان است. این سوپاپ شامل یک صفحه بزرگ است که درون لوله ها چرخانده می شود و میزان عبور جریان سیال از طریق زاویه قرار گیری این صفحه دایره ای تعین می شود.

شکل (6-30) طرح ساده ای از سوپاپ پروانه ای را نشان می دهد. مزیت این نوع سوپاپ این است که تقریباً هر اندازه ای از آن را می توان ساخت. این سوپاپ ها به طور وسیع برای کنترل جریان گاز به کار می روند اما با این حال مشکل اصلی این نوع سوپاپ ها مقدار زیاد نشتی از آنها در حالت قطع می باشد.

سوپاپ کروی

سوپاپ کروی یا ساچمه ای نمونه دیگری از سوپاپهای کنترل جریان می باشند که در شکل (6-31) نشان داده شده است. ایندسته از سوپاپها از یک ساچمه کروی سوراخ دار ساخته شده اند که در درون نشیمنگاه ماشین کاری شده ای چرخانده می شود. برای درک بهتر روشی که برای کنترل جریان در ایندسته از سوپاپها به کار گرفته می شود.

سوپاپ گلویی یا بدون جبران کننده فشار (غیر حساس به فشار)

این نوع سوپاپ جایی استفاده می شود که فشارهای سیستم نسبتاً ثابت هستند و سرعتهای متحرک خیلی بحرانی نمی باشد. اساس کار آنها بر این اصل است که اگر افت فشار در تنگنا ثابت باشد جریان عبوری از تنگنا نیز ثابت خواهد بود. تصویری از این سوپاپ در شکل (6-34) نشان داده شده است. این سوپاپ همچنین شامل یک سوپاپ یکطرفه است که امکان عبور جریان آزاد را در مسری مخالف فراهم می کند در این حالت عبور جریان محدود نمی شود.

هنگامیکه بار روی محرک بطور قابل ملاحظه ای تغییر کند، فشار سیستم نیز تغییر می کند. بنابراین شدت جریان عبوری از این سوپاپ نیز تغییر خواهد کرد و این یک عیب محسوب می شود.

مطالب مرتبط