Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của van an toàn

Van an toàn là một thiết bị thủy lực dùng để điều chỉnh áp suất trong mạch thủy lực. Van an toàn thuộc nhóm thiết bị điều chỉnh áp suất đầu vào. Nhiệm vụ chính của van an toàn là bảo vệ mạch thủy lực khỏi sự tăng áp vượt giá trị định mức (giá trị định mực được cài đặt sẵn ). Trong quá trình làm việc Van an toàn luôn ở trạng thái đóng.
Khi áp suất đầu vào của van vượt giá trị định mức Van an toàn mở ra cho phép một phần chất lỏng chảy qua van về thùng chứa.

1. Van an toàn tác động trực tiếp:

Sơ đồ hoạt động của Van an toàn tác động trực tiếp như hình vẽ.

FF – Lực lò xo
Fhyd. – Lực chất lỏng
PE – Áp suất tại cửa vào
PA – Áp suất tại cửa ra của van an toàn (chính là áp suất khí quyển)

Cài đặt giá trị định mức áp suất bằng cách:

- Điều chỉnh độ nén lò xo.
- chọn độ cứng lò xo.

>> Tại thời điểm bắt đầu mở phần tử khóa của van. Ta có:

Ở đó:

PE0 – Áp suất tại thời điểm mở;
h0 – độ nén ban đầu của lò xo..

>> Tại thời điểm phần tử khóa mở hoàn toàn.

>> Tại thời điểm đóng phần tử khóa:

Ta nhận thấy PEd < PE0 .Đây chính là nguyên nhân làm cho phần tử khóa dao động khi áp suất tại cửa vào của van nằm trong khoảng [PEd - PE0]. Hiện tượng này gây ảnh hưởng xấu tới kết quả điều chỉnh áp suất => cần phải triệt tiêu dao động.

Để triệt tiêu dao động người ta gắn thêm vào phần tử khóa bộ phận chống rung. (Hình vẽ)

PEd < PE0

Bộ phận chống rung gồm một pittong có cán gắn chặt vào phần tử khóa. Có 2 phương án :

- Pittong kết hợp với van tiết lưu (1)
- Pittong với mặt vát phẳng (2)

(Hình vẽ kết hợp 2 phương án )

Ký hiệu

Ưu – nhược điểm:

Ưu điểm: kết cấu đơn giản, tốc độ phản ứng cao.

Nhược điểm: Bị giới hạn bởi kích thước lò xo khi yêu cầu lưu lượng làm việc của van lớn. Cụ thể: Khi muốn van làm việc với lưu lượng lớn => tăng tiết diện van => tăng d, D => từ công thức (*) để đảm bảo PE cần phải tăng kích thước lò xo đáng kể, vì PE tỉ lệ nghịch với bình phương kích thước.

Để khắc phục nhược điểm van an toàn tác động trực tiếp sử dụng van an toàn tác động gián tiếp.

2. Van an toàn tác động gián tiếp.

Sơ đồ van an toàn tác động gián tiếp như hình vẽ.

1 – vỏ van chính
2 - van tiết lưu
3 – pittong
4 – Lo xo chính
5 – Van an toàn tác động trực tiếp
6 – Phần tử điều chỉnh: thiết lập áp suất định mức

Nguyên lý hoạt động:

Khi áp suất cửa vào Van PV < PE0, ta có Pb < Pa, phần tử khóa van 5 đóng và phần tử khóa van chính cũng đóng.
Khi áp suất cửa vào Van PV > PE0, phần tử khóa van 5 mở tạo dòng: cửa vào – van tiết lưu 2 – van 5 – thùng chứa. Do có dòng chảy van tiết lưu 2 sẽ tạo biến thiên áp suất ΔP = Pb - Pa. Biến thiên áp suất sinh lực đẩy nâng pittong 3 di chuyển lên trên, đồng thời kéo phần tử khóa đi lên chuyển van sang trạng thái mở cho phép chất lỏng đi qua.

Lưu ý: Khi thiết kế cần tính toán thiết lập lò xo 4 và tiết diện van tiết lưu 2 để đảm bảo Lực sinh ra do biến thiên áp suất lớn hơn tổng lực lò xo, trọng lượng pittong và phần tử khóa.
Van chính trở về trạng thái đóng khi van phụ 5 đóng. (Điều kiện van phụ đóng xem Phần 1)

Ký hiệu Van an toàn gián tiếp trong mạch thủy lực:

Ưu – nhược điểm:

Ưu điểm: Kích thước nhỏ gọn, độ kín khít cao
Nhược điểm: Tốc độ phản ứng thấp hơn so với van tác động trực tiếp.

Chúc các bạn thành công!