Принцип работы редукционного клапана

Принцип работы конструкции

Принцип работы редуктора давления

За стабилизацию и понижение давления инженерной коммуникации в квартирах многоэтажных домов отвечают именно редукторы. Конструктивно приборы делятся на 2 типа, что влияет на их место установки:

• регулятор «до себя» — устанавливается на трубопроводном участке перед сантехническим прибором;
• регулятор «от себя» – устанавливается на участке отвода сантехники.

В зависимости от типа устройства, его принцип работы может отличаться, однако конструкция всех моделей очень схожа:

• корпус изготавливается из латуни, чугуна, никелированной или хромированной стали;
• рабочий элемент, в роли которого выступает клапан или поршень;
• система управления бывает электронной и механической.

Редукторы типа «до себя» называются пропорциональными. Их задача – поддержание напора жидкости трубопровода в автоматическом режиме. В конструкции присутствует постоянно открытый клапан, который закрывается, как только показатель давления достигает определенного уровня. Пропускная способность такого редуктора находится в пропорциональной зависимости от отклонений установленных параметров давления. Место эксплуатации — преимущественно насосные станции и системы отопления.

Для бытовых нужд используются устройства типа «от себя». Их принцип работы схож с описанным выше вариантом. Регулировка напора выполняется посредством изменения сечения клапана: при падении давления он открывается, а при повышении – закрывается. Популярность приборы получили за счет своей простой конструкции, в которой не используются какие-либо приводы —этим объясняется их высокая надежность.

Клапан движется под воздействием энергии жидкости. При повышении давления в системе, вода действует на мембрану, что приводит к сжатию пружины. Расстояние между седлом и самим клапаном сокращается, как результат – уменьшается сечение проходного отверстия.

Поршневой тип изделия

Редукторы давления воды в системе водоснабжения бывают нескольких видов:

• Поршневые. Конструктивно это самый простой вариант. Подвижный поршень прижимается к седлу под действием пружины, жесткость которой регулируется вручную специальным вентилем на корпусе. Устройство допускается использовать в паре с установленными перед ним фильтрами очистки жидкости. В противном случае мусор, попадая под поршень, нарушает его работу. Современные модели изначально комплектуются фильтрующими устройствами.
• Мембранные – подходящий вариант для бытового использования за счет неприхотливости и высокой надежности. Пропускная способность моделей находится в пределах 0,5-3 кубометров в час. Вместо поршня, установлена подпружиненная мембрана, помещенная в герметичную камеру, что предотвращает образование засоров. Характерная черта мембранных вариантов —доступная цена.
• Проточные. Особенность этого типа редукторов – полное отсутствие подвижных элементов. Давление гасится за счет разделения потока воды на несколько более мелких. Сплетенные в своеобразные лабиринты протоки с массой поворотов снижают скорость движения жидкости естественным способом. При монтаже требуют наличия дополнительного регулятора. Применяются в основном на оросительных системах.

Некоторые современные модели редукторов напора воды оснащаются дополнениями:

• шаровыми кранами;
• воздушными подрывными кранами;
• фильтрами грубой очистки;
• манометрами.

Возможные неисправности редукционного клапана масляного насоса

В редукционном клапане маслонасоса, как и в других подобных клапанных устройствах, может встретиться два типа неисправностей. Первый – это износ пружины, в результате чего клапан будет открываться даже при незначительном давлении, и грозить двигателю недостаточным давлением масла. Второй – это, наоборот, неоткрытие клапана даже при избыточном давлении из-за заклинивания поршня (шарика) или засорения отверстия клапана.

Первого типа неисправностей можно избежать, если следить за лампочкой или датчиком уровня масла. Если он периодически сообщает о недостаточном давлении масла (даже на короткое время), стоит проверить исправность пружины в клапане. После замены пружины следует отрегулировать ее сжатие, параллельно контролируя давление масла в двигателе с помощью специального манометра. Лучше доверить эту операцию специалистам.

Что касается заклинивания и засорения клапана, то избежать этого можно, соблюдая установленные технические регламенты замены моторного масла, и периодически проводя внешний осмотр двигателя на предмет масляных протечек. Рекомендуется не перегревать мотор и менять масляный насос вместе с клапаном после капитального ремонта двигателя.

Как работает редукционный клапан

Попробуем разобраться, как работают редукционные клапаны.

Рассмотрим подробнее устройство и работу клапанов прямого и непрямого действия.

Редукционный клапан прямого действия

Принципиальная схема редукционного клапана прямого действия показана на рисунке. Рассмотрим основные элементы и принцип работы редукционного клапана.

Давление жидкости на выходе редукционного клапана в линии отводимой от основной называют редуцируемым.

Золотник 1 расположен в корпусе 2, в котором также установлена пружина 3, ее поджатие регулируется винтом 4.

Давление в напорной линии (Рн) подводится к рабочей полости золотника, не оказывая на него силового воздействия, так как площади поясков золотника равны. Осевыми силами, действующими на золотник являются сила пружины и сила, обусловленная давлением на выходе клапана (Рред). Положение золотника будет определяться силой действия пружины и редуцируемым давлением Рред. Настройка давления на выходе редукционного клапана осуществляется винтом, поджимающим пружину.

При увеличении редуцируемого давления (Рред), золотник, под действием этого давления будет смещаться (вверх по схеме), уменьшая площадь проходного сечения S, увеличивая гидравлическое сопротивление. В результате возросших потерь редуцируемое давление снизиться до величины первоначальной настройки.

При уменьшении редуцируемого давления (Рред) золотник под действие усилия пружины переместится вниз, увеличивая проходное сечение. В результате снижения потерь, давление в отводимой линии достигнет величины настройки.

В редукционном клапане прямого действия на золотник с одной стороны воздействует пружина, а с другой — редуцируемое давление. Усилие пружины зависит от степени ее сжатия, то есть от положения золотника, которое, в свою очередь, зависит от расхода на выходе клапана. В связи с этим при увеличении расходе через редукционный клапан прямого действия будет уменьшаться редуцируемое давление.

Эта особенность работы клапанов прямого действия может оказывать существенное влияние на работу клапана при больших величинах расхода. Поэтому для работы при больших расходах используют редукционные клапаны непрямого действия.

Редукционный клапан непрямого действия

Использование редукционных клапанов непрямого действия позволяет уменьшить влияние расхода на давление.

Схема клапана редукционного непрямого действия показана на рисунке.

Жидкость подводится в клапан через отверстие 9, пройдя через зазор между золотником 5 и седлом в корпусе, жидкость поступает в отовдимую линию 10. Давление жидкости в отводимой линии воздействует на нижний торец золотника. Жидкость из отводимой линии, к тому же, через постоянный дроссель 4 подводится к верхнему торцу золотника и к шарику 1, поджатому пружиной 2, усилие поджатия регулируется винтом 6. Линия 7 соединяется со сливом.

Положение золотника 5 определяется соотношением сил давления в отводимой линии (редуцируемого) и давления в камере 8.

Величина давления в камере 8 зависит от настройки пружины 2, то есть величину давления настройки клапан можно регулировать винтом 6.

В случае увеличения давления в линии отводимой от основной выше давления настройки, шарик отодвинется от седла, пропуская часть жидкости на слив. В результате появления расхода через дроссель 4, давление на верхний торец золотника снизится (из-за потерь на дросселе), золотник под действием редуцируемого давления переместится вверх, уменьшая проходное сечение, что вызовет снижение редуцируемого давления до величины настройки.

Для чего нужен редукционный клапан

Производительность масляного насоса напрямую зависит от частоты вращения коленчатого вала. Она рассчитывается таким образом, чтобы необходимое количество смазки подавалось к деталям уже при прокрутке маховика стартером и в режиме холостого хода. Таким образом, минимальная подача смазки насосом закладывается конструктивно.

При увеличении оборотов двигателя неизбежно должно увеличиться и давление масла. Чтобы его ограничить, можно пойти тремя путями:

1. Обеспечить независящий от числа оборотов двигателя привод масляного насоса, например, от электродвигателя.
2. Предусмотреть регулировку производительности насоса за счёт возможности изменения геометрии нагнетательной камеры.
3. Направить часть нагнетаемого масла либо обратно в картер, либо во всасывающую камеру.

Масляный насос автомобиля Первые два варианта предполагают значительное усложнение конструкции системы смазки. Предпочтительнее же использовать третий вариант. Достаточно установить в масляный насос перепускной клапан, открывающийся под давлением масла в том случае, когда оно превышает некоторую заданную величину. Избыток смазки при этом или стекает обратно в картер или подаётся назад, к шестерням насоса.

Где он находится

Как правило, клапан расположен внутри корпуса насоса и представляет собой дополнительный канал, который открывается при определённом давлении. Насосы, шестерни которых расположены одна внутри другой, выполняют также роль передней крышки двигателя. Благодаря чему появляется возможность обеспечить доступ к клапану без излишних разборочных работ. Достаточно лишь выкрутить резьбовую пробку, обычно служащую опорой пружины. Иногда, впрочем, пробка выполнена в едином изделии с корпусом клапана. Это позволяет снять его целиком – для замены или очистки.

Доступ к редукционному клапану масляного насоса с наружным зацеплением шестерен открывается лишь после снятия масляного картера.

Масляный насос VW Caravella

Устройство масло насоса шестеренного типа

В корпус автомобильного масленого насоса помещены шестерни, одна из которых является ведущей (первая), а другая является ведомой (вторая). Шестерни подают масло от канала всасывания в систему, выталкивая смазочный материал через нагнетательный канал. Частота вращения коленчатого вала непосредственно оказывает влияние на производительность. Если, при работе такого маслонасоса, создается излишнее давление масла, то происходит автоматическое срабатывание редукционного клапана и часть масла отправляется в картер двигателя. Поэтому шестеренный тип маслонасоса по своей схеме работы относится к насосу нерегулируемого вида

Как работает редукционный клапан

Рассмотрим принцип работы прямых и непрямых редукционных клапанов.

Для этого будет рассмотрены схемы простейших редукционных клапанов.

Редукционный клапан прямого действия

Основные элементы конструкции редуктора прямого действия следующие:

• Цилиндрический корпус имеет входной и выходной патрубок.
• По корпусу изнутри двигается золотник переменного сечения. Он может перекрывать входной и выходные патрубки.
• Сверху золотник поджат пружиной.
• Сила прижима задается регулировочным винтом.

Давление на входе (Р_н) не вызывает перемещения золотника. Когда давление на выходе (Р_ред) падает ниже заданной величины, пружина отжимает сердечник вниз, открывая выходной патрубок и соединяя его с центральной камерой. Р_н начинает действовать и на нижний срез золотника, отжимая его вверх, сжимая пружину и перекрывая выходной патрубок. По мере расхода жидкости потребителем в выходном патрубке Р_ред снижается, и пружина снова отжимает поршень вниз. Рабочий цикл повторяется.

Р_н воздействует на обе поверхности камеры золотника с равной силой и не вызывает его продольного перемещения. Р_ред и сила пружины действуют на поршень в противоположных направлениях. Сила воздействия пружины задается регулировочным винтом. Чем сильнее он завернут, тем больше эта сила и тем большее давление воды требуется, чтобы ее уравновесить.

При росте Р_ред поршень будет двигаться вверх, постепенно перекрывая просвет входного патрубка, при этом будет снижаться и подача рабочей среды, снижая, таким образом, Р_ред.

Как только Р_ред снизится до заданной величины, пружина начнет отжимать поршень вниз, увеличивая просвет и поступление рабочей среды. Р_н начнет увеличиваться. Одновременно этот механизм выполняет и функции обратного клапана.

В этом случае разумно применить редукционный клапан давления непрямого действия.

Редукционный клапан непрямого действия

Применение таких устройств дает возможность снизить зависимость колебаний давления от расхода.

Устройство редуктора непрямого действия заметно сложнее, чем прямого.

Входной поток проходит чрез просвет между конической частью поршня золотника и седлом, и далее- в отводной канал. Сила давления в этом канале действует на нижний срез поршня золотника, отжимая его вверх. Это давление уравновешивается силой сжатия главной пружины и давлением на верхнюю часть поршня, куда рабочая среда поступает через дросселирующую заслонку. Далее отводной канал подходит к подпружиненному шарику, перекрывающему выход в дренажный патрубок. Сила сжатия этой пружины изменяется с помощью регулировочного винта.

Позиция золотника определяется равнодействующей Р_ред и давления в верхней камере.

Если давление в отводном канале превышает заданный регулировочным винтом уровень, шарик отжимается вправо, открывая путь рабочей среде в дренаж. Возрастает расход, и благодаря потерям в дросселирующей заслонке давление в верхней камере начинает снижаться. После сброса в дренаж некоторого ее количества давление падает до заданного, и пружина отжимает шарик к седлу, перекрывая клапан. Золотник перемещается в сторону меньшего давления, перекрывая входной патрубок, и Р_ред также снижается до установленной величины.

Как устанавливать и регулировать

В разветвленных сетях водоснабжения редукционная арматура ставится на входе в квартиру. Они позволяют компенсировать перепады напора, связанные с неравномерным расходом воды на разных этажах здания и стабилизировать напор для конечных потребителей.

При планировании и монтаже рекомендуется учитывать следующее:

• При отсутствии специальных предписаний изготовителя клапан монтируется в разрыве любой трубы, как вертикальной, так и горизонтальной.
• Если контрольные манометры не входят в конструкцию устройства, то их следует установить до редуктора и сразу после него. Это позволит визуально контролировать параметры на входе и исправность прибора.
• Если отрезок трубопровода, оснащенный редуктором, имеет строгие ограничения по максимальному давлению, то следом за редукционным предусматривают предохранительный клапан, сбрасывающий избыток давления в нестандартной ситуации.
• Если выбрана поршневая конструкция редуктора- перед ним обязательно должен стоять фильтр механической очистки. Он защитит высокоточные детали механизма от повреждения частичками ржавчины, песка и минеральных отложений.
• Если вода сильно загрязнена, например, в случае старой и изношенной водораспределительной сети, могут потребоваться дополнительные фильтры, снижающие минерализацию воды.
• При выборе типа присоединения на стороне низкого давления (до 5 атм) предпочтительным является резьбовой.

Фланцевые соединения более надежны, но в бытовой сети их преимущества проявляются слабо. Сварные соединения обладают максимальной надежностью, но низкой ремонтопригодностью. Для требующего периодического обслуживания и замены оборудования — это не лучший выбор.

Редукционные клапаны давления «после себя»

Редукционный клапан давления «после себя» DN.RU PRA Ду15-150 Ру16 фланцевый в г. Москва

Валюта Диаметр Цена, с НДС В корзину Ду15 22 667 руб. Ду20 23 507 руб. Ду25 24 682 руб. Ду32 25 186 руб. Ду40 28 543 руб. Ду50 29 383 руб. Ду65 35 260 руб. Ду80 41 136 руб. Ду100 52 050 руб. Ду125 96 713 руб. Ду150 122 570 руб. Цена актуальна на 30.12.2020 г.

Характеристики Тип регулирования: после себя Применение: вентиляция и стационарное кондиционирование, отопительные установки, теплоснабжение Тип присоединения: фланцевый Материал корпуса: чугун Давление номинальное: 16бар Максимальная температура: 150℃ Страна производитель: Беларусь

Валюта Диаметр Цена, с НДС В корзину Ду15 1 745 руб. Ду20 1 960 руб. Ду25 3 042 руб. Ду32 3 981 руб. Ду40 6 536 руб. Ду50 6 704 руб. Цена актуальна на 30.12.2020 г.

Характеристики Тип регулирования: Регулятор давления бытовой Применение: водоснабжение Тип присоединения: резьбовой Материал корпуса: латунь Давление номинальное: 25бар Максимальная температура: 130℃ Страна производитель: Италия

Регуляторы «до себя»

Регулятор давления «до себя» DN.RU PRB Ду15-150 Ру16 (НЗ) фланцевый в г. Москва

Валюта Диаметр Цена, с НДС В корзину Ду15 22 667 руб. Ду20 23 507 руб. Ду25 24 682 руб. Ду32 25 186 руб. Ду40 28 543 руб. Ду50 29 383 руб. Ду65 35 260 руб. Ду80 41 136 руб. Ду100 52 050 руб. Ду125 96 713 руб. Ду150 122 570 руб. Цена актуальна на 30.12.2020 г.

Характеристики Тип регулирования: до себя Применение: вентиляция и стационарное кондиционирование, отопительные установки, теплоснабжение Тип присоединения: фланцевый Материал корпуса: чугун Давление номинальное: 16бар Максимальная температура: 150℃ Страна производитель: Беларусь

Регулятор «до себя» ГРАНРЕГ КАТ42-01-01 Ду15-32 Ру16 резьбовые в г. Москва

Валюта Текст при отстутствии результата Цена актуальна на 30.12.2020 г.

Характеристики Тип регулирования: до себя Применение: вентиляция и стационарное кондиционирование, водоснабжение, теплоснабжение Тип присоединения: резьбовой Материал корпуса: Чугун EN-GJS-400-18LT Давление номинальное: 16бар Максимальная температура: 150℃ Страна производитель: Россия

Регуляторы перепада давления

Регулятор перепада давления DN.RU PRD Ду15-150 Ру16 фланцевый в г. Москва

Валюта Диаметр Цена, с НДС В корзину Ду15 22 667 руб. Ду20 23 507 руб. Ду25 24 682 руб. Ду32 25 186 руб. Ду40 28 543 руб. Ду50 29 383 руб. Ду65 35 260 руб. Ду80 41 136 руб. Ду100 52 050 руб. Ду125 96 713 руб. Ду150 122 570 руб. Цена актуальна на 30.12.2020 г.

Характеристики Тип регулирования: регулятор перепада Применение: вентиляция и стационарное кондиционирование, отопительные установки, теплоснабжение Тип присоединения: фланцевый Материал корпуса: чугун Давление номинальное: 16бар Максимальная температура: 150℃ Страна производитель: Беларусь

Редукционный клапан масляного насоса — что это такое и для чего он нужен?

Двигатель автомобиля не может нормально функционировать без постоянной смазки машинным маслом: детали будут нагреваться от излишнего трения и быстро придут в негодность. Для того чтобы обеспечивать постоянную смазку всех необходимых элементов, была разработана такая конструкция, как масляный насос. Именно он отвечает за подачу и распространение смазывающего вещества.

Основная функция масляного насоса — подача смазки на двигатель

Однако тут нужно обратить внимание на один важный момент: если бы масло стекало свободно, исключительно под воздействием силы притяжения, многие удалённые и труднодоступные детали не получали бы свою долю смазки и работали всухую. С другой стороны, слишком сильное давление внутри насоса тоже бы усиливало износ ряда элементов

От подобного особенно страдают сальники и прокладки, потому что из-за сильного напора потока они истончаются и начинают пропускать масло через себя.

Из всего вышесказанного легко сделать вывод, что масляный насос нуждается в особом устройстве, отвечающем за поддержание стабильного давления внутри системы. По этому признаку все насосы делятся на две категории:

• регулируемые;
• нерегулируемые.

Первый тип осуществляет регулировку давления за счёт того, что изменяется положение определённой части насоса. А вот во втором эту функцию выполняет редукционный клапан. Именно о нём мы и поговорим подробнее.

1- заборные шестерни; 2- клапан; 3-запорная пружина

Как видно из названия этого устройства, основное предназначение редукционного клапана — нормализация давления внутри маслонасосной системы. То есть он уменьшает или увеличивает давление в необходимый момент.

Местонахождение редукционного клапана

Сам масляный насос спрятан под капотом машины. Чтобы узнать, где находится насос у вас, загляните в инструкцию по эксплуатации автомобиля, так как взаимное расположение элементов может различаться в зависимости от марки и модели. Так, например, у ряда автомобилей ВАЗ он расположен позади шкива коленчатого вала, поэтому не сразу бросается в глаза. Что касается регулятора, то тут есть два варианта расположения устройства:

• внешнее;
• внутреннее.

При внешнем расположении клапан обладает собственным корпусом, который находится на масляной магистрали. А при внутреннем регулятор давления расположен непосредственно внутри насоса.

Внутренний клапан расположен в корпусе насоса

Устройство и принцип работы редукционного клапана

Редукционный клапан имеет довольно простое строение. Он состоит из следующих частей:

• шарик (элемент №1 на рисунке);
• пружина (№2);
• упорный болт (№3).

Редукционный клапан состоит из шарика, пружины иупорного болта

Такое устройство позволяет клапану смещаться, открывая и закрывая проток в систему под воздействием давления. Все элементы расположены внутри защитного кожуха, который также имеет каналы для циркуляции смазывающего состава.

Принцип работы этого механизма заключается в поддержании необходимого давления внутри насосной системы. Когда он становится значительно выше допустимого уровня, масло воздействует на упорный болт, а тот сдавливает пружину. Клапан выдавливается и открывается дополнительный канал, по которому осуществляется сброс избыточного масла внутрь специального резервуара.

Когда давление приходит в норму, пружина с клапаном возвращаются на своё место, а насос продолжает функционировать в обычном режиме. Таким образом удаётся регулировать скорость потока и напор масла, подаваемого для смазки двигателя внутреннего сгорания.

Признаки поломки масляного насоса

Понять, что маслонасос вышел из строя, нетрудно. Перечислим симптомы, однозначно указывающие на поломку этого устройства:

• лампочка давления масла на приборной панели постоянно горит. Обычно это происходит из-за засорения или поломки редукционного клапана в насосе. Как только этот элемент ломается, давление масла в смазочной системе резко возрастает, о чём и сигнализирует лампочка, горящая даже на холостых оборотах;

Постоянное горение этой лампочки говорит о поломке маслонасоса

Проверка маслонасоса на износ с помощью щупов

1. Масляный насос снимается с автомобиля и разбирается. Отделяется редукционный клапан и приёмный патрубок. Все детали насоса тщательно промываются в керосине.
2. После промывки необходимо осмотреть каждую деталь на предмет трещин или деформации. Повреждённые детали придётся заменить. Если никаких повреждений не выявлено, можно начинать замеры.
3. Сначала с помощью щупа замеряются зазоры между корпусом насоса и зубцами шестерён. Зазор не должен превышать 0,2 мм.

Расстояние между зубьями и корпусом маслонасоса измеряется специальным щупом

Диагностика маслонасоса на стенде

В крупных автосервисах имеются универсальные стенды для быстрой проверки масляных насосов практически любых типов. Процедура проверки маслонасосов автомобилей ВАЗ, как правило, состоит из двух этапов:

• проверка редукционного клапана;
• проверка собранного маслонасоса.

Первый этап проверки заключается в следующем: редукционный клапан, предварительно снятый с насоса, устанавливается на стенд и на него через систему патрубков подаётся керосин. Давление керосина постепенно увеличивается с помощью специальных регуляторов.

Проверка маслонасоса ВАЗ на стенде происходит в два этапа: сначала клапан, потом сам насос

Задача специалистов сводится к тому, чтобы зафиксировать, при каком давлении клапан откроется, а при каком — полностью закроется.

Основные элементы конструкции типового редукционного клапана автомобилей ВАЗ

Редукционный клапан считается исправным, если он открывается при давлении в 7 кг/см², а закрывается при давлении в 16 кг/см². Если подобного не наблюдается, необходимо подтянуть (или, наоборот, ослабить) пружину на клапане и повторить проверку. После диагностики клапана насос полностью собирается и проверяется целиком. Для этого обычно используют смесь, на 70% состоящую из моторного масла и на 30% — из керосина. Фиксируется давление, которое насос создаёт на выходном патрубке. Устройство считается исправным, если при скорости вращения ротора в 250 об/мин на выходе создаётся давление в 35 кг/см².