Принцип работы регулятора давления воздуха в компрессорах

Принцип работы регулятора давления воздуха в компрессорах

Гидравлический режим работы системы распределения газа управляется прибором редуцирования, поддерживает давление рабочей среды в заданных параметрах. Устройство компрессора воздушного поршневого, схема которого содержит комплекс элементов, состоит из ряда комплектующих элементов:

1. Датчик для мониторинга текущего показателя;
2. Задатчик контроля выходного давления;
3. Контрольное устройство для суммирования заданной и текущей величины давления;
4. Исполнительный автоматический механизм, силой рабочей среды преобразующий команду в противодействие.

Газовое реле давления для компрессора своими руками можно подключить к разным видам спецоборудования с учетом характеристик прибора. Редуктор прямого действия функционирует по принципу падающей корректировки, когда давление в емкости снижается по мере потребления рабочей среды.

Принцип прямого действия РД:

1. Газовая смесь под высоким давлением подается через штуцер в камеру, открывает обратный клапан, прижимает его пружиной к седлу, перекрывая подачу смеси.
2. Содержащаяся в конструкции мембрана под воздействием пружины и низкого давления открывает клапан и позволяет газу продвигаться к редуктору. Если возникает превышение заданного параметра, пружина автоматически перекрывает отверстие подачи смеси в камеру.

Контрольный прибор, или редуктор давления воздуха для компрессора обратного действия, работает по следующей схеме:

Сжатый рабочий материал подается в камеру под сильным напором, удерживая клапан в закрытом положении.

Устройство и схема реле

Реле компрессора делятся на два типа: нормально разомкнутые и нормально замкнутые. Первые включают компрессор при превышении давления воздуха, а вторые — при понижении давления ниже определенного уровня.

В качестве исполнительного элемента реле давления выступают пружины, чья сила сжатия меняется через специальный винт. Обычно силу сжатия пружин устанавливают на отметке до 6 атмосфер, что указано в инструкции пользователя. Так как жесткость и гибкость элементов пружинного типа зависят от температуры окружающей среды, то все конструкции прессостатов для компрессора рассчитывают на работу в диапазоне от -5 до +80 градусов.

Два обязательных подузла такого реле: разгрузочный клапан и выключатель механического типа. Первый подключается к воздухопроводящей магистрали, расположенной между ресивером и компрессором. С его помощью ведется управление электродвигателем. При отключении компрессорного привода такой клапан сбросит 2 атмосферы сжатого воздуха в окружающую среду, разгружая от избытка усилия подвижные элементы компрессора. Данное усилие нужно развить при повторном включении компрессора. За счет этого предотвращается перегруз двигателя по предельному крутящему моменту. При запуске разгруженного двигателя клапан запирается без излишней нагрузки на привод.

Особенности прессостата

У механического выключателя имеется функция «stand by». За счет нее предотвращается случайный пуск двигателя. При нажатии кнопки привод включается, и компрессор работает автоматически. В момент отключения двигатель компрессора не начнет работу даже при наличии незначительного количества атмосфер в пневмосети напорного типа.

Повышение безопасности работ обеспечивается за счет оснащения промышленных конструкций реле давления предохранителем в виде клапана. Он очень полезен при неожиданной остановке двигателя, неисправности поршня или другой аварийной ситуации.

Иногда корпус прессостата имеет внутри тепловое реле для проверки силы тока в первичной сети. Если этот параметр начинает расти, то для предотвращения перегрева и следующего за ним пробоя в обмотках такое реле отключит двигатель.

Принципы работы базовой модели (открытие – закрытие):

• прямое уплотнение проходного сечения: резиновая диафрагма служит и приводом, и уплотнителем;
• единственный подвижный элемент диафрагма, нет никаких подвижных осей, подшипников или прокладок;
• клапаны управляются давлением жидкости, имеющимся в линии.

Усилие открытия = Давление трубопровода (верхн. + нижн.) X Площадь диафрагмы (к которой оно приложено)

Усилие закрытия = Давление в управляющей камере X Площадь диафрагмы (к которой оно приложено)

Это усилие больше, чем усилие открытия, что приводит к закрытию клапана.

Размер проходного сечения и номинального диаметра.

Для наглядности обратимся к рисунку 1, где обозначены нужные нам показатели. Размер проходного сечения и номинального диаметра напрямую влияют на производительность клапана при выпуске воздуха. Чем больше совпадают номинальный диаметр и проходное сечение (в идеале – они полностью идентичны), тем выше производительность клапана. Именно поэтому у клапана с меньшим номинальным диаметром показатель производительности может быть больше или равен показателю производительности клапана с большим номинальным диаметром. Цена клапана с меньшим номинальным диаметром в большинстве случаев будет ниже стоимости «большего собрата».

Материал поплавка.

У абсолютного большинства клапанов сброса воздуха запирающим устройством является поплавок (Рисунок 1). Он может быть выполнен в виде пустотелого шара или же быть полнотелым цилиндром.
При заполнении трубы воздух выходит через клапан с очень высокой скоростью, что приводит к сильному удару поплавка об уплотнение в момент закрытия. Если у вантуза поплавок в виде полнотелого шара, то такие удары:
• деформируют поплавок, и при последующих закрытиях может быть плохое уплотнение
• разбивают уплотнение, которое деформируется и теряет упругость
• если поплавок остается прижатым к уплотнению длительное время после удара, происходит залипание, и клапан не открывается

Зная подобные минусы «пустотелого поплавка», стоит отдать предпочтение поплавку в виде массивного полнотелого цилиндра. Деформация такого поплавка невозможна. Конструкция запорного узла обеспечивает плотное прилегание поплавка к уплотнению, при этом уплотнение независимо от силы удара и давления находится под постоянным усилием. Как следствие, клапаны с поплавком – полноценным цилиндром имеют постоянное герметичное уплотнение, уплотнительное кольцо не повреждается, и поплавок не может залипнуть.

Расположение системы выпуска воздуха из трубопровода.

Разные производители предлагают различные варианты расположения подобной системы. У одних клапанов – это дополнительный внешний клапан, зачастую пластиковый. Плюсы подобного решения – легкость замены в случае поломки. Минусы – усложнение конструкции клапана (больше деталей подвержено поломкам, особенно, в случае пластикового исполнения системы выпуска воздуха) и увеличение габаритов клапана.

Некоторые производители клапанов предлагают такое решение – дополнительный шаровой поплавок с рычажной конструкцией внутри корпуса. Из плюсов – сохранение габаритов клапана. Из минусов – появление дополнительного элемента усложняет конструкцию клапана, что также отрицательно сказывается на его надежности.

Как показывает опыт использования клапанов-вантузов компанией НПЦ ПромВодОчистка, максимально надежной будет система выпуска воздуха из трубопровода, смонтированная в конструкцию поплавка (автоматические клапана). Это простое решение позволяет избежать поломок клапана благодаря элементарности конструкции – говоря проще, ломаться нечему. Рисунок 2.

Устройство предотвращения гидроударов.

В высоких точках, где большая скорость выхода воздуха может создать гидроудар, необходимо устанавливать устройство предотвращения гидроударов. Очень удобно, когда подобное устройство выполнено в виде насадки на стандартный клапан. При изменении размеров клапанов просто меняется размер насадки – отсутствует необходимость в покупке специальных дополнительных клапанов. Рисунок 3.

На Рисунке 3 изображен клапан Dorot. По данным компании Dorot, устройство предотвращения гидроудара Dorot – единственное в мире, имеющее возможность регулировки скорости выпуска воздуха.

Настройка (регулировка) клапана давления

Клапан прямого действия настраивается вращением регулировочного винта (или ручки) после заполнения системы водой. Вращая винт вы снижаете давление системы на выходе клапана.

Если клапан укомплектование манометров, то регулировка выходного давления производим по этому манометру. Если манометра нет в комплекте, то ставим манометр после клапана (в месте отбора импульса).

В эксклюзивных вариантах монтажа ставят редукционный клапан для воды без манометра, а манометры ставят до и после клапана. Также в вариантах проектного (до эксплуатационного) монтажа, когда много места можно соблюсти следующие рекомендации (если нет другого в инструкции):

• До клапана нужен фильтр грубой очистки (его ставят всегда);
• В системах, где недопустимо повышение давления выше настроенного (например водогрейных котлах), после клапана нужен предохранительный клапан;
• Для обслуживания клапана до и после него нужно установить шаровые краны.

Пример, как ставить редукционный клапан для воды при горизонтальном монтаже со счетчиком вы видите на рисунке. Другие 7 схем защищенной установки редуктора в следующей статье.

Обратный клапан

Обратный клапан (обратник) — это устройство, пропускающее сжатый воздух только в одном направлении. Конструктивно он собран (см. рис.) в металлическом корпусе (поз. 3), внутри которого размещаются:

• внутренний затвор (поз. 6), перекрывающий входное отверстие;
• пружина (поз.4), прижимающая резиновое кольцо (поз.5) к седлу затвора;
• входной штуцер (поз.7);
• пробка (поз.1) с уплотняющей прокладкой из картона (поз.2) (пробка дает возможность разобрать обратник для ремонта или технического обслуживания).

На заметку! Обратный клапан имеет отвод для подключения его к ресиверу и небольшое ответвление для подключения прессостата.

Принцип действия

Работает клапан обратного действия следующим образом. Проходя через выпускной клапан поршневого цилиндра, сжатый воздух попадает в обратник через входной штуцер (поз.7). Достигнув определенного давления, воздух поднимает внутренний затвор (поз.6) и через полость в корпусе (поз.3) проходит в накопительную емкость ресивера. При выключении компрессора пружина (поз.4) возвращает внутренний затвор на место, перекрывая путь воздуху из ресивера обратно в поршневой цилиндр.

Разновидности

На отечественном рынке можно встретить компрессоры с обратниками, изготовленными из трех разных материалов: алюминия, пластмассы и латуни. При этом алюминиевая деталь отличается от своих аналогов высокой надежностью и долговечностью. Она встраивается внутрь воздуховода, который соединяет поршневой цилиндр с ресивером, и способна работать в условиях воздействия высокой температуры (до 200°С). Тогда как пластмассовый обратник устанавливают в бюджетных моделях, работающих при невысокой температуре рабочей среды. Что касается клапанов, изготовленных их латуни, то они получили широкое распространение. Такие обратники достаточно надежны и прекрасно сохраняют свои рабочие характеристики в тех случаях, когда температура воздуха при сжатии не превышает 140°С.

Рекомендации по выбору

Если обратник компрессора вышел из строя, то его не трудно заменить на аналогичный. Однако перед тем, как купить новый клапан, необходимо обратить особое внимание на диаметр резьбы, нарезанной на отводах его корпуса. Ведь присоединительные размеры обратника, компрессора и ресивера могут отличаться друг от друга.

Совет! Отправляясь за новым обратным клапаном для компрессора, не забудьте взять с собой вышедшую из строя деталь. Это значительно облегчит процедуру подбора нового узла.

Необходимо также учитывать технические характеристики и условия эксплуатации компрессора. Ведь существуют клапаны, не предназначенные для работы с компрессорным оборудованием высокого давления. Кроме того, когда рабочая среда при сжатии нагревается до высокой температуры, использование пластиковых обратников нецелесообразно — лучше приобрести узел в металлическом корпусе, который монтируется внутрь воздуховода, соединяющего компрессор и ресивер. Не будет лишним и приобретение разборной конструкции — это позволит в будущем купить соответствующий ремкомплект и устранять неисправность обратника самостоятельно, заменив вышедшие из строя детали приобретенными запчастями.

Изготовление обратного клапана своими руками

В тех случаях, когда приобрести новый клапан обратного действия взамен вышедшего из строя не представляется возможным, можно сделать его своими руками из подручных материалов. Для этого понадобятся:

• тройник с внутренней резьбой;
• пружина;
• 2 муфты с наружной резьбой, по диаметру соответствующей внутренней резьбе тройника;
• шарик, диаметр которого больше размера внутреннего отверстия в муфте;
• металлическая заглушка с наружной резьбой, соответствующей внутренней резьбе на тройнике.

Собирают клапан в следующей последовательности: сначала муфту вкручивают в один из отводов тройника, затем с другой стороны в тройник вкладывают шарик, а потом закручивают пробку, прижимая шарик пружиной.

Есть несколько практических советов по изготовлению обратника.

1. Шарик лучше всего взять от старой компьютерной мышки — он имеет обрезиненную поверхность, которая будет плотнее прилегать к краям отверстия.
2. В качестве корпуса можно использовать и обычный отрезок трубы подходящего диаметра. Правда при этом в ней придется просверлить боковое отверстие, приварить еще один отвод и на всех концах нарезать резьбу.
3. Пружина должна прижимать шарик с определенным усилием и ни в коем случае не должна быть прослабленной.

Устройство автомобилей

Приборы управления подачей воздуха включают двухсекционный тормозной кран, ручной тормозной кран, кнопочный тормозной кран, клапаны управления тормозными механизмами прицепа, ускорительный клапан, двухмагистральный перепускной клапан, клапан быстрого растормаживания, разобщительный кран и соединительные головки для подключения пневмопривода тягача к пневмоприводу прицепа.

Двухсекционный тормозной кран

Двухсекционный тормозной кран (рис. 1) служит для управления подачей воздуха к механизмам рабочей тормозной системы автомобиля и комбинированному приводу тормозных механизмов прицепа, обслуживая два контура. Управление краном осуществляется механическим приводом с помощью системы рычагов и тяг от тормозной педали. Кран имеет две независимые секции, расположенные последовательно.

При торможении усилие от тормозной педали передается через упругий элемент крана на ступенчатый поршень, который, перемещаясь вниз, закрывает выпускное отверстие клапана, отсекая вывод контура тормозных механизмов от окружающей среды. Для движения верхнего поршня вниз сжатый воздух поступает в контур рабочих тормозных механизмов колес задней тележки. Действие сжатого воздуха и пружины ступенчатого верхнего поршня снизу уравновешивает силу, приложенную к тормозной педали.

При повышении давления в выводе в контур задней тележки, сжатый воздух по каналу проходит в полость над ускорительным поршнем и, перемещая его вниз, заставляет перемещаться ступенчатый нижний поршень, который вначале закрывает выпускное отверстие клапана, перекрывая вывод в окружающую среду, а затем открывает этот клапан, обеспечивая поступление сжатого воздуха через вывод в тормозные камеры передних колес.

При повышении давления в выводе на передние колеса сжатый воздух, пройдя под ускорительным поршнем и нижнем ступенчатым поршнем, вместе с его пружиной уравновешивает силу, действующую на поршень сверху. Следовательно, в выводе контура передних колес устанавливается давление, соответствующее усилию на рычаге тормозного крана. Таким образом, в обеих секциях крана осуществляется следящее действие в зависимости от усилия водителя, прикладываемого к тормозной педали.

При повреждении контура нижней секции верхняя секция работает как обычно, т. е. в этом случае работа верхней секции не нарушается. При снижении давления в верхней секции вследствие повреждения его контура усилие от рычага тормозного крана через шпильку будет передаваться непосредственно на толкатель нижнего поршня. В этом случае нижняя секция, управляемая механическим воздействием, сохранит свою работоспособность.

При прекращении торможения упругий элемент возвращается в исходное положение. Нижний и верхний ступенчатые поршни под действием возвратных пружин поднимаются вверх, при этом перекрываются выводы к контурам привода рабочих тормозных механизмов, отсоединяя их от магистрали. Затем открываются выпускные окна, через которые происходит сообщение с окружающей средой.

Ручной тормозной кран

Ручной тормозной кран управления приводом стояночной и запасной тормозных систем (рис. 2) управляет пневматическими механизмами, работающими при выпуске сжатого воздуха. В расторможенном состоянии направляющий колпачок и шток занимают нижнее положение. Шток опускает вниз выпускной клапан, закрывая его внутреннее отверстие, и отводит его от поршня.
Вывод в окружающую среду, осуществляемый через внутреннее отверстие выпускного клапана, в этом случае закрыт, а подпоршневая полость через кольцевую щель между выпускным клапаном и поршнем сообщается с надпоршневой полостью. Сжатый воздух из вывода к ресиверу через отверстие в поршне, в подпоршневую и надпоршневую полости поступает через вывод к энергоаккумуляторам через ускорительный клапан. Пружины энергоаккумуляторов сжимаются, что соответствует расторможенному состоянию тормозных механизмов колес задней тележки.

Для приведения в действие запасной тормозной системы необходимо повернуть рукоятку крана. Вместе с рукояткой направляющий колпачок поворачивается и скользит по винтовой поверхности кулачков, вследствие чего колпачок поднимается и поднимает шток. Нижний торец штока отходит от выпускного клапана, который под действием своей пружины поднимается, прижимается изнутри ко дну поршня и, закрывая его отверстие, разобщает вывод к ресиверу с выводом к энергоаккумуляторам.
Так как шток, поднимаясь еще выше, открывает внутреннее отверстие выпускного клапана, то надпоршневая полость, а, следовательно, и вывод к энергоаккумуляторам, сообщается с выводом в окружающую среду. При этом ускорительный клапан соединяет полости пружинных энергоаккумуляторов с окружающей средой, и энергоаккумуляторы с помощью своих пружин производят торможение колес задней тележки.

Для включения стояночной тормозной системы рукоятку поворачивают до отказа и в таком положении ее фиксируют стопорной защелкой. При этом весь воздух через вывод к энергоаккумуляторам выходит в окружающую среду, пружины энергоаккумуляторов срабатывают, полностью затормаживая колеса задней тележки.

При частичном повороте рукоятки крана сжатый воздух из полостей энергоаккумуляторов, из управляющей магистрали ускорительного клапана и вывода к энергоаккумуляторам через вывод выходит в окружающую среду до тех пор, пока усилие от давления в подпоршневой полости не превысит суммарное усилие уравновешивающей пружины и давление на поршень в надпоршневой полости.
После этого поршень вместе с выпускным клапаном поднимется вверх до соприкосновения выпускного клапана со штоком, отверстие внутри клапана закроется, и выпуск воздуха прекратится. Таким образом, осуществляется следящее действие.

При включении тормозного механизма стояночной тормозной системы следящее действие отсутствует вследствие того, что выпускной клапан не сможет переместится до штока, так как раньше поршень упирался в стакан пружины штока.

Клапан ограничения давления

Клапан ограничения давления (рис. 3) предназначен для уменьшения давления сжатого воздуха в тормозных камерах тормозных механизмов передней оси автомобиля при торможении с малой интенсивностью, и, кроме того, служит для быстрого выпуска воздуха из тормозных камер при растормаживании.
Клапан ограничения давления играет роль регулятора тормозных сил для тормозных механизмов передней оси автомобиля. Его характеристика близка к характеристике изменения нагрузки на переднюю ось при торможении.

Устанавливается клапан ограничения давления в контуре привода тормозных механизмов передних колес вслед за тормозным краном.

Кнопочный тормозной кран

Кнопочный тормозной кран (рис. 4) служит для управления вспомогательной тормозной системой. Отдельный кран такой же конструкции служит для управления контуром аварийного растормаживания стояночной тормозной системы.

При нажатии на кнопку толкателя впускной клапан открывается, а выпускной канал в толкателе закрывается, и сжатый воздух через вывод к ресиверу и полость поступает к выводу пневмоцилиндров управления механизмами вспомогательной тормозной системы.

При отпускании кнопки толкатель под действием своей пружины возвращается в исходное положение, впускной клапан закрывается, выпускной канал открывается, и воздух из пневмоцилиндров выходит в окружающую среду.

Ускорительный клапан

Ускорительный клапан (рис. 5) устанавливается в районе задней тележки и служит для более быстрого выпуска и впуска сжатого воздуха из энергоаккумуляторов. Ускоряющее действие клапана объясняется тем, что магистраль, соединяющая ресивер с ускорительным клапаном и энергоаккумуляторами, значительно короче магистрали крана управления и выполнена из трубки большого диаметра.

В расторможенном состоянии под действием сжатого воздуха, поступающего из крана стояночной тормозной системы в управляющую камеру, поршень опускается вниз, закрывая сначала выпускной клапан, затем открывая впускной клапан. При этом сжатый воздух из ресивера поступает через свой вывод в энергоаккумуляторы и, преодолевая сопротивление пружин энергоаккумуляторов, обеспечивает растормаживание колес.

При включении запасной или стояночной тормозной системы сжатый воздух из управляющей камеры через ручной тормозной кран выпускается в окружающую среду. Поршень перемещается вверх, впускной клапан при движении поршня вверх открывается и энергоаккумуляторы через выводы сообщаются с окружающей средой. При этом пружины энергоаккумуляторов разжимаются, и происходит затормаживание колес.

Клапан быстрого растормаживания

Клапан быстрого растормаживания (рис. 6) сокращает путь движения сжатого воздуха из цилиндров пружинных энергоаккумуляторов в окружающую среду и, следовательно, сокращает время их срабатывания.

Сжатый воздух подводится к клапану. На клапане имеется вывод к пружинным энергоаккумуляторам и вывод в окружающую среду. Под действием сжатого воздуха мембрана перемещается вниз, закрывает выход воздуха в окружающую среду, а затем, прогибаясь по краям, пропускает воздух через выводы в цилиндры пружинных энергоаккумуляторов.

В случае торможения стояночной или запасной тормозными системами воздух из подводящего вывода выпускается в окружающую среду: мембрана, поднимаясь вверх, закрывает воздухоподводящий вывод, и воздух из энергоаккумуляторов выходит в окружающую среду.

Двухмагистральный перепускной клапан

Двухмагистральный перепускной клапан (рис. 7, а) служит для управления пружинами энергоаккумуляторов от одного или двух независимых контуров: от ускорительного клапана или от крана системы аварийного растормаживания. Вследствие этого он имеет три вывода – от линии крана системы аварийного растормаживания, от линии ускорительного клапана и от линии энергоаккумуляторов.
Управление подачей сжатого воздуха осуществляется посредством мембраны, установленной свободно в корпусе клапана. В зависимости от того, с какой стороны подается воздух, мембрана перемещается в противоположную сторону и садится в седло, перекрывая выход воздуха в другой управляющий контур и открывая свободный проход воздуха к энергоаккумуляторам.

При растормаживании автомобиля с помощью ручного крана сжатый воздух поступает через вывод к цилиндрам энергоаккумуляторов, отжимает мембрану и прижимает ее к седлу. Сжатый воздух из вывода к ускорительному клапану проходит в цилиндры энергоаккумуляторов.

При расторамаживании краном системы аварийного растормаживания сжатый воздух поступает в вывод к крану аварийного растормаживания, отжимает мембрану влево, прижимает ее к седлу и сжатый воздух поступает в цилиндры энергоаккумуляторов растормаживая автомобиль.

Клапан контрольного вывода

Клапан контрольного вывода (рис. 7, б) предназначен для отбора сжатого воздуха из пневмосистемы, а также для контроля давления в различных точках пневматического привода тормозов. На базовом автомобиле КамАЗ установлено пять клапанов контрольного вывода:

• в контурах стояночного и запасного тормозов на ресиверах;
• в контуре подвода воздуха к пружинным энергоаккумуляторам на правой нижней косынке лонжерона;
• в контуре подвода воздуха к задним тормозам на левой нижней косынке лонжерона;
• в контуре подвода воздуха к передним тормозам на ограничителе давления в ресивере посторонних потребителей сжатого воздуха.

Для измерения давления или отбора сжатого воздуха нужно отвернуть пластмассовый колпачок 5 и навернуть на клапан наконечник шланга. При этом конический клапан 3, прижимаемый пружиной 2 к седлу, открывается, и воздух через отверстие внутри него поступает в шланг.