На рисунке показана типовая конструкция впускного (сливного) клапана гидравлического пресса. Клапан с целью снижения усилия его открытия выполнен с разгрузкой, т.е. состоит из двух клапанов: основного 1 и разгрузочного 2, выполненного заодно со штоком 3.
Клапан впускной с разгрузкой
1 – клапан основной; 2 – клапан разгрузочный; 3 – шток;
4 – направляющий стакан; 5 – проставка; 6 – уплотнение; 7 – стакан опорный;
8 – гайка нажимная; 9 – пружина; 10 – толкатель; 11 – отверстие дроссельное; 12 – гайка упорная; 13 – корпус распределителя
Основной клапан 1 установлен в направляющем стакане 4. Сверху стакан 4 закрывается уплотняющей проставкой 5, в центре которой установлен уплотнительный узел 6, через который проходит верхний конец штока 3. Направляющий стакан 4 опирается на опорный стакан 7. Оба стакана установлены в расточке корпуса клапанного распределителя 13. Весь набор поджимается к бурту корпуса 13 нажимной гайкой 8. В центральное отверстие гайки вставлена пружина 9, которая через толкатель 10 воздействует на шток 3, отжимая его вниз. Нижний конец штока 3 через уплотнение 6 выходит наружу в нижней части корпуса 13. Подводящая магистраль соединена с верхней расточкой А в корпусе 13, в отводящая – с нижней Б.
В исходном положении клапан закрыт, запорные фаски основного и разгрузочного клапанов сомкнуты и не пропускают жидкость из полости А, находящейся под давлением, в полость Б. Надклапанная полость В соединена с полостью А посредством дроссельного отверстия 11 и также находится под давлением.
При вращении рукоятки управления коромысло через толкатель воздействует снизу на шток 3. Шток 3, преодолевая гидростатическую силу со стороны жидкости и сопротивление пружины 9, начинает подниматься, раскрывая малые запорные фаски разгрузочного клапана 2. Надклапанное пространство В через отверстия в гайке 12 и каналы на штоке соединяется с подклапанным пространством Б, разгружаясь при этом от давления. По мере подъема штока 3 давление в надклапанной полости В все больше падает. После касания выступа на штоке с упорной гайкой 12 раскрываются фаски основного клапана 1, который начинает подниматься вместе со штоком 3.
По мере подъема основного клапана открываются отверстия в стенках направляющего стакана и жидкость из подводящей магистрали проходит в магистраль рабочего цилиндра.
После перевода рукоятки в положение «Стоп» закрытие основного и разгрузочного клапанов осуществляется пружиной 9.
Главный недостаток данного клапана — износ запорной фаски из-за кавитации.
Кавитация – нарушение сплошности внутри жидкости, т. е. образование внутри капельной жидкости полостей, заполненных газом, паром или их смесью (так называемая пузырьковая кавитация). Пузырьки являются нестабильными, непрерывно переходящими обратно в жидкую фазу. Кавитация возникает в результате резкого местного снижения статического давления ниже критического значения, которое для воды приблизительно равно давлению насыщения водяного пара при данной температуре. Если понижение давления происходит вследствие местного повышения скорости в напорном трубопроводе, то кавитацию называют гидродинамической, а в случае понижения давления вследствие прохождения в жидкости акустических волн – акустической.
То есть в жидкости при снижении давления образуются пузырьки, которые при попадании в зону более высокого давления всхлопываются. Большая энергия, рассеиваемая при всхлопывании кавитационных пузырей, пагубно влияет на металл клапана — частички металла вырываются. При активной работе пресса кавитация может «съесть» клапан за месяц.
Возникновение кавитации пагубно влияет также и на гидравлические характеристики насосов и клапанов. У насосов снижается производительность и напор, увеличивается шум и вибрация. У клапанов снижается пропускная способность, повышается коэффициент гидравлического сопротивления, искажается вид расходной характеристики, образовывается шум и вибрация.