Приоритетом является обеспечение того, чтобы все происходило гладко и тихо. В гидравлике дроссель — это узел, с помощью которого можно изменять скорость движения потребительских агрегатов (цилиндров или гидромоторов).
Основной принцип работы дроссельного клапана заключается в том, что на поток жидкости в клапане можно влиять изменением поперечного сечения потока. Если поток жидкости затруднен в точке прохождения из-за уменьшения поперечного сечения потока, сопротивление потоку увеличивается. Это приводит к увеличению давления перед ограничителем. Закон неразрывности (закон протока) гласит, что если среда течет по трубопроводу разного сечения, то в одно и то же время перетекают одинаковые объемы. Входящий объемный расход Qinравен исходящему объемному расходу Qout.
Закон непрерывности:
Qin = Qout
A1 ∙ v1= А2 ∙ v2
Это означает, что скорость потока жидкости в точке дросселирования должна увеличиться. Этот принцип можно легко продемонстрировать на примере садового шланга.
Из механики жидкости мы знаем, что скорость потока влияет на тип потока (ламинарный или турбулентный). В точках дросселирования объем потока обычно меняет тип течения и становится турбулентным. Турбулентный поток также означает увеличение сопротивления потоку и, следовательно, потерю энергии, которая преобразуется в тепло. Вкратце: точки дросселирования нагреваются, и турбулентный поток часто создает шум.
Эти ноу-хау можно использовать при поиске и устранении неисправностей в гидравлических системах, если, например, температура масла в системе внезапно повышается. Проблема может быть вызвана дооснащением дроссельных заслонок, внутренней течью в блоках клапанов или чрезмерной течью в гидроцилиндрах или гидромоторах. Помимо перегнутых или сжатых шлангопроводов, гидравлические клапаны, трубы и шланги несоответствующего размера, а также радиусы их изгиба или соединительные детали, такие как колена или изгибы, действуют как нежелательные дроссели в системе. Когда жидкости проходят через значительно более узкие сечения, помимо увеличения скорости потока происходит падение давления в области сужения, за которым следует соответствующее увеличение давления, когда поперечное сечение снова становится шире.
Если в результате увеличения скорости объемного потока давление попадает в диапазон давления паров жидкости, начинается процесс кавитации (выпучивания). Происходит дегазация среды. Образуются большие и маленькие пузырьки пара, которые взрываются, а затем снова разжижаются при повышении давления (увеличении сечения и падении скорости). Окружающая оболочка парового пузыря за доли секунды ускоряется внутрь и образуются так называемые микроструи с пиками давления до 10 000 бар. Некоторые из них ударяются о корпус или внутреннюю стенку шланга на высокой скорости сразу за дросселирующей секцией и буквально высекают материал. Освободившиеся частицы металла или эластомера затем загрязняют гидравлический контур и приводят к износу или сбоям в работе отдельных компонентов и даже всей системы. (см. рис. 1 и рис. 2)
До сих пор при сужении площади поперечного сечения менялись только периферийные факторы, такие как скорость потока и давление. Согласно закону непрерывности объем, т. е. объемный расход Q, выраженный в литрах в минуту, на входе в линию так же велик, как и на выходе. Поэтому для того, чтобы потребительский агрегат мог изменить интенсивность своего движения, объемный расход в начале линии должен измениться: либо генератор объемного расхода (насос) подает управляемо адаптированные объемные расходы, либо перекачиваемый объемный расход разделяется на использованный и сбрасываемый объемный расход. Так что же происходит с томом, который не нужен?
Если только часть постоянного объемного расхода «Q», подаваемого насосом, должна достичь потребителя, поперечное сечение потока в дроссельном клапане необходимо уменьшать до тех пор, пока динамическое давление перед дросселем не достигнет сечения открытия предохранительного клапана для сбрасываемого количества.
Энергия не теряется – она только преобразуется.
Гидравлическая мощность, вырабатываемая насосом из произведения давления на объемный расход (P = p ∙ Q), делится здесь на Puseи Пувольнять. Другими словами, объем, возвращаемый в резервуар через предохранительный клапан, полностью преобразуется в тепловую энергию.
Дроссель как регулятор притока или оттока
В статических условиях обычно действует следующий принцип: «одна площадь – одно давление». Если точка дросселирования расположена на той же линии, что и предохранительный клапан (подающий дроссель), максимальное повышение давления практически равно значению настройки предохранительного клапана.
Если дроссель используется в качестве нагнетательного дросселя на дифференциальном цилиндре со стороны штока, необходимо учитывать полученную степень сжатия. Остерегайтесь риска разрушения компонентов (см. Рис. 3 и Рис. 4).
При использовании гидромоторов и гидрораспределителей опасность повышения давления отсутствует, однако даже в этом случае чрезмерно высокое обратное давление может привести к повреждению компонентов.
Применение, расположение и тип дросселя должны быть тщательно продуманы и реализованы специалистом. Если вы хотите узнать больше о поведении дросселя и других клапанов регулирования расхода, мы рекомендуем посетить семинары по жидкостным технологиям Международной академии гидравлики (IHA):www.hydraulik-akademie.de
