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安全閥是啟閉件受外力作用下處于常閉狀態,當設備或管道內的介質壓力升高超過規定值時,通過向系統外排放介質來防止管道或設備內介質壓力超過規定數值的特殊閥門。安全閥屬于自動閥類,主要用于鍋爐、壓力容器和管道上,控制壓力不超過規定值,對人身安全和設備運行起重要保護作用。注安全閥必須經過壓力試驗才能使用。
安全閥是閥門家族比較特殊的一個分支,它的特殊性是因為不同于其它閥門僅僅起到開關的作用,更重要的是起到保護設備的安全。隨著我國經濟建設的快速發展,在帶有壓力操控的設備項目工程越來越多。鑒于設備泄壓的需要,安全閥在保護設備過程中起到至關重要的作用。截止2013年各類安全閥制造商和貿易商已超過700多家,每日交易詢盤達到200多條,安全閥供求市場明顯升溫。通過季度數據初步分析,安全閥需求量要高出二十個百分點。安全閥是鍋爐、壓力容器和其他受壓力設備上重要的安全附件。安全閥(又稱泄壓閥)是根據壓力系統的工作壓力(工作溫度)自動啟閉,一般安裝于封閉系統的設備或管路上保護系統安全。當設備或管道內壓力或溫度超過安全閥設定壓力時,自動開啟泄壓或降溫,保證設備和管道內介質壓力(溫度)在設定壓力(溫度)之下,保護設備和管道正常工作,防止發生意外,減少損失。安全閥主要被廣泛應用于:蒸汽鍋爐、液化石油氣汽車槽車或液化石油氣鐵路罐車、采油井、蒸汽發電設備的高壓旁路、壓力管道、壓力容器等。安全閥一般按結構形式分為彈簧式安全閥和杠桿式安全閥、脈沖式安全閥,其中彈簧式安全閥應用為普遍;按連接方式分為螺紋安全閥和法蘭安全閥。安全閥口徑一般都不大,常用的都在DN15mm-DN80mm之間,超過150mm一般都稱為大口徑安全閥。2013年安全閥行業市場規模擴大,這已是一個不爭的事實。我國能夠有資質生產安全閥會。




一、DB/DBW型先導溢流閥
1.結構和工作原理
DB型閥是先導控制式的溢流閥; DBW型閥是先導控制式的電磁溢閥。DB
型閥是用來控制液壓系統的壓力; DBW型閥也可以控制液壓系統的壓力,并且能在任意時刻使系統卸荷。
DB型閥主要是由先導閥和主閥組成。DBW型閥是由電磁換向閥、先導閥和主閥組成。
DB型溢流閥:
閥腔的壓力油作用在主閥芯下端的同時,通過阻尼器和通道作用在主閥芯上端和先導閥的錐閥上。當系統壓力超過彈簧的調定值時,錐閥被打開。同時主閥芯上端的壓力油通過阻尼器、通道、彈簧腔及通道流回B腔(控制油內排型)或通過外排口流回油箱(控制油外排型)。這樣,當壓力油通過阻尼器時在主閥芯上產生了一個壓力差,主閥芯在這個壓差的作用下打開,這樣在調定的工作壓力下壓力油從A腔流到B腔(即卸荷)。
DBW型電磁溢流閥:
此閥工作原理與DB型閥相同,只是可通過安裝在先導閥上的電磁換向閥使系統在任意時刻卸荷。
DB/DBW型閥均設有控制油內部供油道和內部排油道控制油外供口和外排口。這樣就可根據控制油供給和排出的不同形式的組合內供內排、外供內排、內供外排和外供外排4種型式。
2.溢流閥常見故障及排除
溢流閥在使用中,常見的故障有噪聲、振動、閥芯徑向卡緊和調壓失靈等。
(一)噪聲和振動
液壓裝置中容易產生噪聲的元件一般認為是泵和閥,閥中又以溢流閥和電磁換向閥等為主。產生噪聲的因素很多。溢流閥的噪聲有流速聲和機械聲二種。流速聲中主要由油液振動、空穴以及液壓沖擊等原因產生的噪聲。機械聲中主要由.閥中零件的撞擊和磨擦等原因產生的噪聲。
(1)壓力不均勻引起的噪聲
先導型溢流閥的導閥部分是一個易振部位如圖3所示。在高壓情況下溢流時,導閥的軸向開口很小,僅0.003~0.006厘米。過流面積很小,流速很高,可達200米/秒,易引起壓力分布不均勻,使錐閥徑向力不平衡而產生振動。另外錐閥和錐閥座加工時產生的橢圓度、導閥口的臟物粘住及調壓彈簧變形等,也會引起錐閥的振動。所以一般認為導閥是發生噪聲的振源部位。由于有彈性元件(彈簧)和運動質量(錐閥)的存在,構成了一個產生振蕩的條件,而導閥前腔又起了一個共振腔的作用,所以錐閥發生振動后易引起整個閥的共振而發出噪聲,發生噪聲時一般多伴隨有劇烈的壓力跳動。
(2)空穴產生的噪聲
當由于各種原因,空氣被吸入油液中,或者在油液壓力低于大氣壓時,溶解在油液中的部分空氣就會析出形成氣泡,這些氣泡在低壓區時體積較大,當隨油液流到高壓區時,受到壓縮,體積突然變小或氣泡消失,反之,如在高壓區時體積本來較小,而當流到低壓區時,體積突然增大,油中氣泡體積這種急速改變的現象。氣泡體積的突然改變會產生噪聲,又由于這一過程發生在瞬間,將引起局部液壓沖擊而產生振動。先導型溢流閥的導閥口和主閥口,油液流速和壓力的變化很大,很容易出現空穴現象,由此而產生噪聲和振動。
(3)液壓沖擊產生的噪聲
先導型溢流閥在卸荷時,會因液壓回路的壓力急驟下降而發生壓力沖擊噪聲。愈是高壓大容量的工作條件,這種沖擊噪聲愈大,這是由于溢流閥的卸荷時間很短而產生液壓沖擊所致在卸荷時,由于油流速急劇變化,引起壓力突變,造成壓力波的沖擊。壓力波是一個小的沖擊波,本身產生的噪聲很小,但隨油液傳到系統中,如果同任何一個機械零件發生共振,就可能加大振動和增強噪聲。所以在發生液壓沖擊噪聲時,-般多伴有系統振動。
(4)機械噪聲
先導型溢流閥發出的機械噪聲,一般來自零件的撞擊和由于加工誤差等產生的零件磨擦。在先導型溢流閥發出的噪聲中,有時會有機械性的高頻振動聲,一般稱它為自激振動聲。這是主閥和導閥因高頻振動而發生的聲音。它的發生率與回油管道的配置、流量、壓力、油溫(粘度)等因素有關。-般情況下,管道口徑小、流量少、壓力高、油液粘度低,自激振動發生率就高。
減小或消除先導型溢流閥噪聲和振動的措施,一般是在導閥部分加置消振元件。
消振套一般固定在導閥前腔,即共振腔內,不能自由活動。在消振套上都設有各種阻尼孔,以增加阻尼來消除震動。另外,由于共振腔中增加了零件,使共振腔的容積減小,油液在負壓時剛度增加,根據剛度大的元件不易發生共振的原理,就能減少發生共振的可能性。
消振墊一般與共振腔活動配合,能自由運動。消振墊正反面都有一條節流槽,油液在流動時能產生阻尼作用,以改變原來的流動情況。由于消振墊的加入,增加了一個振動元件,擾亂了原來的共振頻率。共振腔增加了消振墊,同樣減少了容積,增加了油液受壓時的剛度,以減少發生共振的可能性。
在消振螺堵上設有蓄氣小孔和節流邊,蓄氣小孔中因留有空氣,空氣在受壓時壓縮,壓縮空氣具有吸振作用,相當于一個微型吸振器。小孔中空氣壓縮時,油液充入,膨脹時,油液壓出,這樣就增加了一個附加流動,以改變原來的流動情況。故也能減小或消除噪聲和振動。
另外,如果益流閥本身的裝配或使用權用不當,也都會造成振動,產生噪聲。如三節同心式溢流閥,裝配時三節同心配合不當,使用時流量過大或過小,錐閥的不正常磨損等。在這種情況下,應認真檢查調整,或更換零件。
(二)閥芯徑向卡緊
因加工精度的影響,造成主閥芯徑向卡緊,使主閥開啟不上壓或主閥關閉不卸壓,另因污染造成徑向卡緊。
(三)調壓失靈
溢流閥在使用中有時會出現調壓失靈現象。先導型溢流閥調壓失靈現象有二種情況:一種是調節調壓手輪建立不起壓力,或壓力達不到額定數值;另一種調節手輪壓力不下降,甚至不斷升壓。出現調壓失靈,除閥芯因種種原因造成徑向卡緊外,還有下列一些原因:
一是主閥體阻尼器堵塞,
所以主閥變成了一個彈簧力很小的直動型溢流閥,在進油腔壓力很低的情況下,主閥就打開溢流,系統就建立不起壓力。
壓力達不 到額定值的原因,是調壓彈簧變形或選用錯誤,調壓彈簧壓縮行程不夠,閥的內泄漏過大,或導閥部分錐閥過度磨損等。
第二是阻尼器(3)堵塞,油壓傳遞不到錐閥上,導閥就失去了支主閥壓力的調節作用。阻尼器(小孔)堵塞后,在任何壓力下錐閥都不會打開溢流油液,閥內始終無油液流動,主閥上下腔壓力一直相等,由于主閥芯上端環形承壓面積大于下端環形承壓面積,所以主閥也始終關閉,不會溢流,主閥壓力隨負載增加而上升。當執行機構停止工作時,系統壓力就會無限升高。除這些原因以外,尚需檢查外控口是否堵住,錐閥安裝是否良好等。
(四)其它故障
溢流閥在裝配或使用中,由于“O”形密封圈、組合密封圈的損壞,或者安裝螺釘、管接頭的松動,都可能造成不應有的外泄漏。
如果錐閥或主閥芯磨損過大,或者密封面接觸不良,還將造成內泄漏過大,甚至影響正常工作。
電磁溢流閥常見的故障有先導電磁閥工作失靈、主閥調壓失靈和卸荷時的沖擊噪聲等。后者可通過調節加置的緩沖器來減少或消除。如不帶緩沖器,則可在主閥溢流口加一背壓閥。(壓力一 般調至5kgf/cm2左右,即0.5MPa)
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先導型溢流閥的特點
先導閥和主閥閥芯分別處于受力平衡,其閥口都滿足壓力流量方程。閥的進口壓力由兩次比較得到,壓力值主要由先導閥調壓彈簧的預壓縮量確定,主閥彈簀起復位作用。
通過先導閥的流量很小,是主閥額定流量的1%因此其尺寸很小,即使是高壓閥,其彈簧剛度也不大。這樣一來閥的調節性能有很大改善。
主閥芯開啟是利用液流流經阻力孔形成的壓力差。阻力孔一般為細長孔,孔徑很小0=0.8~1.2mm,孔長I = 8~12mm,因此工作時易堵塞,一旦堵塞則導致主閥口常開無法調壓。
先導型溢流閥遙控口接法
先導閥前腔有一遙控口,在該控制口接遠程調壓閥可實現遠控,接電磁閥通回油箱可實現卸載。
遠程調壓閥實際上是一個獨立的壓力先導閥,旁接在先導型溢流閥遙控口起遠程調壓作用,其調定壓力必須低于先導閥的調定壓力。無論哪個起作用,泵的溢流量始終經主閥閥口回油箱。
溢流閥的功用
溢流閥旁接在泵的出口,用來保證系統壓力恒定,稱為定壓閥。
溢流閥旁接在泵的出口,用來限制系統壓力的最大值,對系統起保護作用,稱為安全閥。
電磁溢流閥還可以在執行機構不工作時使泵卸載。
直動式溢流閥
調壓范圍:在規定的范圍內調節時,閥的輸出壓力能平穩的升降,無突跳或遲滯現象。
壓力流量特性:
溢流閥的進口壓力隨流量變化而波動的性能;又稱為啟閉特性。
(p;-Pk)、(p;-Pp) 稱為調壓偏差,調壓偏差小好
nk=P/p。稱為開啟壓力比,
np=P/p。稱為閉合壓力比,nk、n,大好。
壓力損失和卸載壓力:當調壓彈簧預壓縮量等于零或主閥上腔經遙控口直接接回油箱時,流經閥的流量為額定值時,溢流閥的進口壓力。壓力損失略高于卸載壓力。
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