Supape de sens

SUPAPE DE SENS

1. ROLUL SUPAPELOR DE SENS

1.1. Definitie si scop

Sunt aparate hidraulice care permit trecerea fluidului de lucru intr-un singur sens, curgerea fiind blocata pe celalalt sens. Sensul restrictionat poate fi deblocat doar pentru anumite categorii de supape de sens, daca exista o comanda externa.

1.2. Clasificarea supapelor

Din punct de vedere constructiv, supapele de sens pot fi clasificate astfel:

- supape de sens simple (comandate doar de presiunea fluidului)

- supape de sens cu arc

- supape de sens cu control extern, sau supape de sens pilotate

2. DESCRIEREA, UTILIZAREA SI SIMBOLIZAREA SUPAPELOR DE SENS

2.1. Supapa de sens simpla

Permit curgerea intr-un singur sens, sub actiunea presiunii fluidului care trece prin supapa. In principiu, sunt alcatuite dintr-un corp fix, conectat la conducte, si un element mobil, care poate fi o bila sau un taler conic, care se deplaseaza in corp. Avand in vedere constructia acestor supape, este recomandat ca ele sa fie montate vertical, astfel ca in pozitie libera supapa sa fie inchisa sub actiunea greutatii.

Fig. 5. 98. Supapa de sens simpla

Simbolizarea supapei de sens simple nu tine cont de tipul elementului mobil (bila sau taler).

De remarcat ca la supapa cu taler conic, in timpul utilizarii apare fenomenul de tesire a muchiilor scaunului pe care inchide elementul mobil, dupa cum se poate observa in figura 5.99. Totusi, acest fenomen nu este specific supapelor de sens, el fiind intalnit la toate supapele cu taler conic.

Fig. 5. 99. Etansarea pe muchie vie

2.2. Supapa de sens cu arc

Sunt similare cu cele prezentate anterior, dar elementul mobil este actionat tot timpul de un arc (figura 5.100); din acest motiv, presiunea fluidului trebuie sa fie mai mare decat forta arcului in directia de curgere libera. Daca presiunea la iesire este mai mare decat cea de intrare, supapa nu se deschide nici in sensul liber de curgere.

Fig. 5. 100. Supapa de sens cu arc

2.3. Supapa de sens in unghi drept

Orificiile de intrare / iesire sunt practicate intr-un corp avand forma literei L inversate; gaurile din talerul conic nu servesc la trecerea fluidului, ci doar asigura etansarea prin cresterea fortei de apasare, daca la orificiul de iesire exista presiune.

Fig. 5. 101. Supapa de sens in unghi drept

2.4. Supapa de sens cu pilotare la deschidere

Aceste supape prezinta suplimentar fata de varianta anterioara un circuit de pilotare, in care actioneaza un piston care deblocheaza sensul restrictionat daca exista un semnal de comanda de pilotare; in absenta acestui semnal, supapa functioneaza ca o supapa de sens cu arc.

Fig. 5. 102. Supapa de sens cu pilotare la deschidere

In figura 5.103 este prezentata constructiv o supapa pilotata, produsa de firma Bosch Rexroth.

Fig. 5. 103. Supapa de sens pilotata tip Bosch Rexroth

Partile componente principale: 1 - corp principal; 2 - sertar; 3 - arc; 4 - piston pilot; 5 - tija deblocare; 6, 7 - diametre piston, respectiv tija deblocare.

Fluidul poate circula liber de la A la B; in directia opusa, sertarul (2) este mentinut apasat de arcul de compresie si de presiunea din sistem.

Prin aplicarea unei presiuni la portul de pilotare X, pistonul pilot (4) este deplasat spre dreapta; aceasta deplaseaza sertarul (2) de pe scaunul sau, permitand fluidului sa curga de la B la A.

Pentru a fi siguri de deschiderea supapei datorita presiunii de pilotare aplicate, este necesara o presiune minima care se stabileste tinand cont de diametrele (6) si (7).

Intrucat distribuitoarele cu sertar (chiar cele cu centru inchis) nu pot asigura o inchidere perfecta, fara pierderi de fluid, rezulta o instabilitate la nivelul motorului hidraulic, care nu poate mentine o pozitie fixa sub sarcina. Utilizarea unei supape de sens simple rezolva problema blocarii pozitiei, dar nu permite cursa de revenire a cilindrului; pentru aceasta se utilizeaza o supapa de sens deblocabila, dupa cum se poate observa in figura 5.104.

Fig. 5. 104. Utilizarea unei supape deblocabile

Suprafata pistonului de pilotare depinde de forta care se estimeaza a se dezvolta pe pe taler. Dup cum se arata in figura 5.102 (principiul de operare al supapelor de sens pilotate), fluidul sub presiune actioneaza asupra elementului mobil, pe o arie egala cu a cercului de etansare, materializat de muchia vie.

Presiunea principala si presiunea de pilotare fiind egale, rezulta ca suprafata pistonului de pilotare trebuie sa fie putin mai mare decat cea din zona de etansare a talerului. In mod uzual, presiunea de pilotare, raportata la presiunea de lucru, este intr-un raport de 1:3 pana la 1:5.

Fig. 5. 105. Supape de sens simple si pilotate (vedere generala)

2.5. Supapa de sens cu pilotare la inchidere

Supapele de sens pilotate la inchidere sunt mai putin intalnite decat cele cele prezentate anterior. Fluidul poate circula doar intr-o directie (de la intrare catre iesire). Arcul mentine talerul in repaus pe sediul lui; in absenta unei presiuni de pilotare, fluidul sub presiune invinge forta arcului si curge catre iesire.

Daca se trimite un semnal de presiune catre pilot, forta care se instaleaza actioneaza pentru inchiderea supapei principale, desi exista presiune in circuit. Producatorii specifica presiunea minima de pilotare, care este data in functie de suprafata pistonului superior.

Fig. 5. 106. Supapa de sens pilotata la inchidere

Un exemplu de utilizare a acestui tip de supapa de sens este dat in figura 5.107, supapa fiind folosita pentru descarcarea unui acumulator dintr-un circuit hidraulic; din ratiuni de securitate, acesta trebuie conectat la rezervor pe durata cat pompa nu este antrenata.

Fig. 5. 107. Utilizarea unei supape deblocabile

Cat timp pompa este antrenata, pilotul conectat direct la pompa mentine supapa inchisa si in acest fel nu este posibila descarcarea acumulatorului la rezervor; in momentul in care antrenarea pompei inceteaza, pilotul nu mai este actionat, supapa de sens se poate deschide in sensul de curgere normal si acumulatorul se descarca la rezervor.

2.6. Supapa de sens pilotata dubla

Un exemplu de utilizare a acestor supape poate fi stabilizarea picioarelor unui vehicul echipat cu o platforma mobila (sistem de calare). Fiecare picior este actionat de un cilindru hidraulic cu dubla actiune.

Pe durata manevrarii platformei sau mecanismelor, picioarele masinii trebuie sa fie fixe, iar pe durata transportului, trebuie de asemenea mentinute retrase, intr-o pozitie fixa; distribuitorul, care prezinta inevitabil scurgeri, nu poate garanta mentinerea nemiscata a picioarelor in nici unul dintre cele doua cazuri; pe durata actionarii mecanismelor, pompa debiteaza fluid catre acestea, iar pe durata transportului este oprita. In aceasta situatie, solutia este utilizarea unei supape de sens deblocabile duble, precum cele din figura 5.108. Dupa cum se poate observa, intr-un corp comun sunt asamblate doua supape de sens deblocabile.

Fig. 5.108. Supape deblocabile duble

Schema din figura 5.109 prezinta modul de lucru al sistemului hidraulic echipat cu o supapa dubla, montata la racordurile cilindrului hidraulic.

Fig. 5.109. Exemplu de utilizare a unei Supape deblocabile duble

Cand sertarul distribuitorului este in pozitia centrala γ, curgerea fluidului din ambele camere ale cilindrului este blocata de cele doua supape de sens, care nu permit curgerea in sens contrar, datorita lipsei semnalului de pilotare.

In pozitia α, este alimentata camera din stanga a cilindrului si totodata este deblocata cea de-a doua supapa, permitandu-se circulatia in sens invers la evacuarea fluidului din camera din dreapta.

Cand sertarul distribuitorului este in pozitia β, este alimentata prin supapa de sens camera din dreapta, iar cea de-a doua supapa este deblocata pentru a permite evacuarea fluidului din cealalta camera.

2.7. Supapa cu inchidere automata (anti-spargere)

Sistemele in care un motor hidraulic sustine o sarcina necesita masuri speciale de asigurare pentru evitarea accidentelor. Aceste accidente pot aparea nu numai din cauze care nu tin de domeniul hidraulic (ca legaturi deficitare cu cleme sau alte sisteme), dar si din spargerea furtunurilor conectate la cilindru.

Supapele cu inchidere automata (denumite de unii producatori si supape anti-spargere pentru furtunuri) se monteaza direct pe cilindru, la portul de alimentare,iar principiul lor de functionare este asemanator cu cel al supapelor de sens.

Un bloc cu gauri este montat intr-o bucsa; un arc de compresiune mentine un disc montat axial cu blocul departat de gauri, astfel incat sa se permita circulatia libera a fluidului prin gauri. Cat timp sistemul lucreaza in conditii normale, fluidul sub presiune de la portul de intrare va curge liber catre iesire (portul de intrare in cilindru). In situatia in care furtunul se sparge, fluidul este expulzat din cilindru cu viteza mare sub actiunea sarcinii si apasa pe disc, invingand forta arcului si oprind trecerea fluidului.

Fig. 5. 110. Supapa anti-spargere

Daca se doreste o coborare lina in caz de avarie, in locul unei blocari pe pozitie, atunci discul va fi prevazut cu un orificiu cu diametru mic, cu rol de duza. Prin aceasta duza, fluidul se poate scurge cu un debit redus, iar sarcina coboara usor. Dezavantajul este ca in acest caz, fluidul se scurge in mediul inconjurator, poluandu-l.

BIBLIOGRAFIE

1. *** Rexroth Hydraulik Trainer, Lohr am Main, 1978

2. Catalog BOSCH - REXROTH, www.boschrexroth.com

3. Avram M., Actionari Hidraulice si Pneumatice. Echipamente si sisteme clasice si mecatronice, Editura Universitara, Bucuresti, 2005. ISBN 973-7787-40-4.

Hydraulics in Industrial and Mobile Applications - editata de ASSOFLUID, editura Grafiche Parole Nuove s.r.l., Brugherio (Milano), Italia, sept. 2007