Объёмный насос с переливным клапаном

Переливной клапан предназначен для поддержания заданного давления в напорной линии путём непрерывного слива рабочей жидкости во время работы гидропривода (рис. 18). Сила давления рабочей жидкости, поступающей от насоса, преодолевает усилие пружины 2, перемещая клапан 1. При этом образуется рабочее проходное сечение величиной х, через которое происходит слив рабочей жидкости.

Рис. 18. Схема переливного клапана:

1 – клапан; 2 – пружина, 3 – регулировочный винт

 

Переливной клапан имеет такое же условное обозначение на схеме, что и предохранительный клапан. Так как переливной клапан постоянно участвует в работе насосной установки, обеспечивая постоянный слив рабочей жидкости, характеристика насосной установки представляет собой совмещённую характеристику насоса и переливного клапана.

Построение характеристики насоса представлено в предыдущем разделе 4.1. Рассмотрим построение характеристики переливного клапана, представленного на рис. 18.

Составим уравнение равновесия сил, действующих на клапан 1:

, (56)

где S _кл – площадь клапана, на которую действует давление р _н ;

F _пр – предварительное сжатие пружины;

C _пр – жёсткость пружины.

Пусть F _пр = p _кл S _кл, где p _кл – минимальное давление настройки переливного клапана, то есть клапан 1 начинает перемещаться только при достижении этого давления в напорной линии. Давление настройки может менять своё значение за счёт увеличения или уменьшения предварительного сжатия пружины 2.

Расход Q _кл рабочей жидкости через рабочее проходное сечение, которое представляет собой кольцо шириной х, определим по формуле Торричелли (11):

. (11)

Учтём, что:

- площадь рабочего проходного сечения S ₀, которое представляет собой кольцо шириной х и диаметром d _кл, будет равна ;

- перепад давлений ∆ р, под действием которого происходит истечение жидкости через клапан, будет равен ∆ р = р _н – р _сл, р _сл = 0, тогда ∆ р = р _н.

С учётом последних замечаний формула (11) примет вид:

. (57)

Выразим из уравнения (56) величину х и подставим её в уравнение (57):

,

, откуда

.

Окончательно характеристика переливного клапана примет вид:

, (58)

где .

Характеристику насосной установки, содержащей объёмный нерегулируемый насос и переливной клапан, строят следующим образом:

- строят характеристику объёмного нерегулируемого насоса (см. раздел 4.1). Получим линию 1, рис. 19, а;

- на этом же графике строят характеристику переливного клапана в соответствии с уравнением (58), линия 2;

а) б)

Рис. 19. Характеристика насосной установки с переливным клапаном:

а) – построение характеристики; б) – определение рабочей точки R и параметров

насоса – давления р _н и подачи Q _нд

 

- так как расход Q _ну насосной установки определяется разностью расходов Q _нд насоса и Q _кл клапана (Q _ну = Q _нд – Q _кл), характеристику насосной установки строят, проводя графическое вычитание характеристик насоса и клапана. Для этого точку В переносят в положение D, точку С – в положение Е. Затем точки Е и D соединяют прямой линией. В результате получим характеристику насосной установки – ломаную линию АЕD.

При совмещении характеристик трубопровода и насосной установки (рис. 19, б) рабочая точка R может лежать на прямой АЕ, или на прямой ЕD.

Если точка R лежит на прямой АЕ, которая совпадает с характеристикой насоса (линия 1), то определение параметров гидропривода (давления р _н и действительной подачи Q _нд) аналогично рассмотренному выше случаю (раздел 4.1).

Если точка R лежит на прямой ЕD, то следует иметь в виду, что действительная подача Q _нд насоса соответствует точке L, и равна сумме расходов Q _ну насосной установки и расхода Q _кл рабочей жидкости, протекающей через переливной клапан в бак (Q _нд = Q _ну + Q _кл).

Мощность для любого случая определяют по формуле (55).