Предохранительного клапана – устройство, принцип действия и виды

Содержание

устройство, принцип действия и виды

При эксплуатации любой системы в трубопроводах из-за сбоя в работе может возникнуть высокое давление, которое способно привести к разрушению оборудования. Для защиты агрегатов в систему устанавливают предохранительный клапан, который, если в трубопроводах повысится давление выше номинального, производит сброс избытка рабочей среды, и в системе восстанавливается номинальное давление.

Принцип действия предохранительных клапанов

Защитное устройство от высокого давления устанавливается в трубопроводах и сосудах, находящихся под давлением. В зависимости от назначения конструкция предохранительных элементов может быть разным, но схема и принцип работы у всех одинакова.

При нормальной работе оборудования седло под действием пружинного механизма закрыто и не оказывает никакого воздействия на систему. Давление настройки клапана равно рабочему давлению в системе. Когда напор в трубопроводах превысит усилие пружинного элемента, закрывающего отверстие, то седло откроется и произойдет выброс проводимой среды. В результате давление упадет и седло опять закроется.

Схема предохранительного клапана

Рабочая среда может быть разной, вода, пар, газообразные фракции, смазочные и гидравлические масла и нефтепродукты. Поэтому и сброс излишек напора может производится в атмосферу, например, пар, воздух, вода, или обратно в сливную магистраль для агрессивных материалов.

Предохранительный клапан начинает приоткрываться для сброса давления при напоре на 3% ниже номинального. Сброс рабочей среды вначале небольшой, но если этого недостаточно и напор растет, то седло откроет доступ к сливу при показателях 110-115% от рабочего.

После того как напор упадет, седло перекроет доступ, и система продолжит работу в нормальном режиме.

Применение предохранительных устройств

Для обеспечения безопасной работы предохранительный фитинг является обязательным элементом любой системы, работающей под давлением.

В зависимости от назначения они могут устанавливаться в следующих местах:

Горячее водоснабжение и отопление. Предохранительный клапан для системы отопления устанавливается на трубопроводах после подающего насоса. Так как горячая вода агрессивна, сброс должен направляться в безопасное место, обычно в канализацию. При больших расходах количество агрегатов может доходить до 2 и больше.
Фитинг сантехнический для водопровода холодной воды устанавливается в трубопроводах водоснабжения питьевой водой. Сброс производится непосредственно на землю.
Фитинг сантехнический для водопровода
Гидросистема. В качестве рабочей жидкости используются гидравлические масла. Гидросистема служит для привода рабочих механизмов: гидромоторов, гидроцилиндров. Предохранительный фитинг устанавливается на трубах, или может быть в составе насоса или гидрораспределителя. Сброс масла производится в сливную магистраль.

Трубопроводы газоснабжения. Повышение напора в трубах может привести к аварийной ситуации – это отрыв пламени от горелок, накапливание излишка газа и взрыв в помещении. Поэтому арматура устанавливается сразу после регулятора напора, а сброс производится в атмосферу.
Система воздушная, компрессоры. Защитное устройство устанавливается в корпусе компрессора, сброс происходит в атмосферу.

Предохранительный фитинг компрессора

Виды защитных механизмов

В промышленности применяются различные конструкции защитных устройств труб, в зависимости от их места установки и проводимой среды. Это могут быть пружинные, рычажные, мембранные, двухпозиционные и другие виды применяемых предохранительных клапанов.

Рассмотрим подробнее их устройство и принцип работы.

Клапан предохранительный пружинный

Самый широко используемый предохранительный клапан, особенно для систем отопления. Основные его преимущества, простота конструкции и возможность легко отрегулировать на рабочее давление в системе. Различают следующие разновидности защитных пружинных механизмов:

прямого действия – устройство срабатывает при непосредственном воздействии рабочей среды;
непрямого действия – сброс повышенного напора производится внешним управлением, например, электрическим сигналом;
двухпозиционные агрегаты – открытие фитинга происходит сразу резко на полный ход, после сброса напора фитинг резко закрывается, что может вызвать автоколебания седла и вибрацию механизма.

Двухпозиционный фитинг

Защитный механизм рычажного типа

Механизм данного фитинга состоит из рычага, соединенного с золотником, который закрывает отверстие выпуска. На рычаг подвешивается груз, и, в зависимости от веса груза и места крепления на рычаге, регулируется настройка механизма.

Груз фиксируется на рычаге от случайного смещения и изменения настройки. Недостатком данной конструкции является ее громоздкость, поэтому применение таких механизмов производится в системах с большим диаметром труб, больше 50 мм.

Защитное устройство рычажного типа

Клапан предохранительный мембранный

Основным элементом такой конструкции является мембрана. Принцип работы состоит в том, что при возникновении аварийного напора в трубах мембрана разрывается и производится сброс рабочей среды. Мембранные устройства просты в изготовлении, герметичны и быстро срабатывают.

Важно! У них есть существенный недостаток, после каждого срабатывания мембрану надо менять на новую. Поэтому всегда рядом с таким устройством ставят и обычный фитинг.

В зависимости от конструкции, такие устройства могут быть с разрывной мембраной и с хлопающей мембраной:

Механизмы с разрывной мембраной применяют в системах с жидкими и газообразными рабочими средами. Форма мембраны плоская или куполообразная, при резком изменении давления выше рабочего устройство срабатывает, и мембрана разрушается.
Механизмы с хлопающей мембраной используются чаще всего в системах с газообразной рабочей средой. Мембрана изготавливается из каучукообразной ткани и предохраняет трубы как от повышения, так и опасного снижения давления. Для этого сверху и снизу мембраны расположены ножи. При изменении давления мембрана выгибается, и когда, при резком перепаде в системе, касается ножей, то происходит разрез оболочки. При этом в зависимости от величины напора происходит или сброс, или пополнение от дополнительной емкости.

Предохранительное мембранное устройство

Установка и монтаж

Для обеспечения безопасной эксплуатации газовых и водяных трубопроводов, при установке защитных агрегатов, рекомендуется соблюдать следующие требования:

На трубах, подходящих к защитному механизму, и трубопроводах сброса напора нельзя устанавливать запорную арматуру и фильтра.
Ось пружинного фитинга должна устанавливаться вертикально. К агрегату должен быть обеспечен свободный доступ для замены и регулировки.
Рычаг защитного механизма рычажного типа при установке должен располагаться горизонтально.
Перед фитингом для контроля напора необходимо установить манометр.
Установка манометра на трубопровод
В зависимости от рабочей среды отводящая труба может быть направлена: в атмосферу для пара и газообразных неагрессивных сред. Для горячей воды слив должен быть направлен в специальную емкость, или обратно в систему. Если в трубах агрессивная среда, то сброс должен сливаться только в закрытый резервуар.

Длина трубы от оборудования до установки защитного агрегата должна быть минимальной. На этом участке не допускается подключение ответвлений для отбора рабочей среды.
Предохранительный клапан для системы отопления может устанавливаться в нескольких местах на трубопроводе, при этом расход рабочей среды через трубопровод должен быть на 1,25 раз больше, чем суммарный расход устанавливаемых устройств. Установка оборудования в котельной
Перед сдачей системы в эксплуатацию обязательно проверяют правильность настройки предохранительного клапана, а также его способность возврата в начальное положение и обеспечения герметичности.

Эксплуатация

Долговечность работы защитных механизмов зависит от соблюдения всех условий технической эксплуатации. При работе защитного агрегата из-за износа основных частей могут возникать следующие дефекты:

Негерметичность седла. Дефект может возникнуть в результате попадания металлической стружки и наличие рисок на седле. Дефект устраняется притиркой седла или его заменой на аналогичный фитинг.
Заниженное давление открытия устройства вследствие потери пружиной клапана своих упругих свойств или разрегулировка настройки. Для устранения отказа надо заменить пружину или сам фитинг, настроить давление, проверить в работе и поставить пломбу.
Если необходимо произвести замену агрегата для ремонта, то на его место нельзя временно ставить заглушку или вентиль. Необходимо, для безопасности объекта, предварительно произвести подбор клапана с точно такими же характеристиками, и только его устанавливать вместо снятого.
Если возникает пульсация при работе, быстрое открытие и закрытие затвора устройства, то такой дефект может вызывать нежелательную вибрацию трубопроводов, что может привести к их деформированию. Причиной может быть несоответствие размеров сечений основного трубопровода и трубопровода, подключенного к агрегату. Для устранения дефекта надо при монтаже устанавливать трубы одинакового сечения.

znatoktepla.ru

Предохранительные клапаны

Каталог трубопроводной арматуры АРМАТЭК

Предохранительные клапаны служат для автоматической защиты оборудования и трубопроводов от превышения давления рабочей среды свыше установленной величины посредством сброса ее избытка.

Вопросам предохранения пневмо- и гидросистем от избыточного давления отводится важное место в комплексе мероприятий по обеспечению общей надежности работы систем трубопроводного транспорта, промышленных и энергетических установок.

Угроза избыточного давления может появляться как вследствие воздействия сторонних факторов ─ поломки оборудования, ошибок персонала, поступления тепла от сторонних источников и т. д., так и в результате внутренних физических процессов.

Предотвращение аварийного превышения рабочих параметров― функция предохранительной трубопроводной арматуры, важным сегментом которой являются предохранительные клапаны. Яркий пример ─ предохранительный клапан для котла, срабатывающий, как только давление в барабане котла достигает предельных значений. Часть пара через клапан выпускается в атмосферу, и давление возвращается к допустимым величинам. Или предохранительный сбросной клапан, без которого не обходится ни одна система, в которой проходит газ под давлением. Еще один совсем «бытовой» пример ─ клапан предохранительный для водонагревателя.

Впрочем, предохранительная трубопроводная арматура ─ это не только предохранительные клапаны.

О многообразии выбора…

Предохранительная арматура производится в различных формах. Например, в виде мембранно-разрывных устройств (МРУ) и мембранно-предохранительных устройств (МПУ). Первые состоят из разрывной предохранительной мембраны и узла ее крепления. Сами МРУ могут быть разрывными, срезными, ломающимися, с принудительным разрушением. Эти устройства обеспечивают максимально оперативный сброс рабочей среды.

Мембранные предохранительные устройства (МПУ) имеют в своем составе МРУ и предохранительный клапан. Обладая минимальной инерционностью, при срабатывании они способны обеспечить быстрое открытие проходов для сброса большого количества рабочей среды. МПУ устанавливают параллельно или последовательно с предохранительными клапанами.

Еще один вариант предохранительной арматуры ─ импульсно-предохранительное устройство (ИПУ) ─ совокупность предохранительных клапанов. Клапан предохранительный 1 (в некоторых нормативных документах его называют ГПК ─ главный предохранительный клапан) устанавливается на магистрали (емкости, резервуаре), а второй импульсный клапан предохранительный 2 с меньшим проходным сечением выполняет роль управляющего элемента.

…и решающей роли предохранительного клапана

И все же, предохранительные клапаны ― самостоятельно или в составе специальных устройств ― главный способ предупредить разрушительные последствия аварийного превышения давления.

В сравнении с другими видами предохранительной арматуры устройство клапана предохранительного достаточно простое. Не составляет сложностей настройка и регулировка предохранительных клапанов. Их отличает огромный выбор ─ большое разнообразие модификаций, исполнений и размеров. Установка предохранительного клапана ─ наиболее универсальный способ обеспечить высокую безопасность широкого спектра технологического оборудования.

Несмотря на то, что во всех его приложениях назначение предохранительного клапана одно ─ оберегать оборудование от недопустимого превышения давления, у этого сегмента трубопроводной арматуры немало разновидностей. Предохранительные клапаны классифицируют по целому ряду признаков.

Предохранительные клапаны пропорционального и двухпозиционного действия

По виду зависимости хода запирающего элемента от давления на входе в клапан различают предохранительные клапаны пропорционального и двухпозиционного действия.

Предохранительный клапан пропорционального действия имеет пропорциональную характеристику подъема, т. е. подъем запирающего элемента происходит равномерно, пропорционально повышению давления в системе. Предохранительные клапаны пропорционального действия используются для несжимаемых сред, например, воды.

Срабатывание предохранительного клапана двухпозиционного действия означает, что запирающий элемент преодолеет весь конструктивно ограниченный ход или его большую часть одним скачком, практически без изменения давления рабочей среды. Такие клапаны особенно уместны для сжимаемых сред.

Предохранительные клапаны ─мало-, средне- и полноподъемные

В предохранительных малоподъемных клапанах высота подъема золотника (ход запирающего элемента) не превышает 1/20 (0,05) от наименьшего диаметра седла. Такие клапаны являются клапанами пропорционального действия.

В предохранительных среднеподъемных клапанах высота подъема составляет от 1/20 до ¼ (0,05…0,25) наименьшего диаметра седла. Эти клапаны бывают как пропорционального, так и двухпозиционного действия. Применяются, как правило, для жидкостей.

Малоподъемные и среднеподъемные клапаны подходят для трубопроводов, где не требуется большая пропускная способность.

В предохранительных полноподъемных клапанах высота подъема золотника равна или превышает 1/4 (0,25) от наименьшего диаметра седла. Это клапаны двухпозиционного действия. Они отличаются высокой производительностью.

Классификация предохранительных клапанов по способу нагружения запирающего элемента (виду нагрузки)

По виду нагрузки предохранительные клапаны классифицируют на пружинные, грузовые, рычажно-пружинные, рычажно-грузовые, клапаны с газовой камерой.

В предохранительных пружинных клапанах усилие, противодействующее воздействию рабочей среды на запирающий элемент, создает пружина. А в предохранительных грузовых клапанах ─ сила тяжести груза.

Если груз закреплен на рычаге ─ это предохранительный рычажно-грузовой клапан. Рычажно-пружинным называется предохранительный пружинный клапан, в котором пружина закреплена не по оси запирающего элемента, а усилие от нее передается при помощи рычажного механизма.

Рычажно-грузовые клапаны изготавливают только малоподъемными, они отличаются простотой конструкции и постоянством усилия.

Пружинный предохранительный клапан имеет простую конструкцию, надежен в эксплуатации, обладает высокой чувствительностью.

Рычажно-пружинные клапаны применяются достаточно редко.

В предохранительном клапане с газовой камерой усилие, противодействующее воздействию рабочей среды на запирающий элемент, создается давлением сжатого газа, действующего на запирающий элемент через мембрану, сильфон или поршень.

Предохранительные клапаны прямого и непрямого действия

Различают предохранительные клапаны прямого и непрямого действия. Предохранительный клапан прямого действия работает только от энергии рабочей среды, не имея вспомогательных устройств, управляющих им в автоматическом режиме. Рабочая среда непосредственно воздействует на запирающий элемент или на гибкий элемент (сильфон или мембрану), механически связанный с запирающим элементом. Предохранительный клапан прямого действия ─ это простая конструкция, не трудоемкое изготовление, статические характеристики срабатывания, зависящие от давления и расхода рабочей среды, быстродействие в силу небольшой массы подвижных деталей.

В некоторых классификациях предохранительных клапанов «классическими» клапанами принято считать только клапаны прямого действия.

При больших расходах и высоком давлении габаритные размеры предохранительных клапанов прямого действия значительно увеличиваются, и тогда целесообразнее применять предохранительные клапаны непрямого действия.

Предохранительные клапаны непрямого действия работают от энергии рабочей среды, с использованием вспомогательных устройств ― встроенного импульсного механизма или вынесенной импульсной арматуры. Импульсом для срабатывания может служить рабочая среда, поступающая из импульсного предохранительного клапана, настроенного на заданное повышение давления. Возможно вспомогательное управление с помощью постороннего источника энергии.

Предохранительные клапаны непрямого действия более «чувствительны», обладают хорошей устойчивостью, используя их легче обеспечить дистанционное управление разгрузкой.

Предохранительные клапаны: классификация по другим признакам

По типу проточной части корпуса различаются предохранительные клапаны угловые (с одним или двумя выходными патрубками) и предохранительные клапаны проходные ─ с патрубками, расположенными на одной оси.

В зависимости от способа формообразования корпуса выделяют предохранительные клапаны кованые, литые, сварные, штампованные и комбинированные (лито-сварные, ковано-сварные, ковано-литые, штампо-сварные).

Способ присоединения к трубопроводу дает основания говорить о предохранительных клапанах фланцевых (клапан предохранительный фланцевый), муфтовых, цапковых, штуцерно-торцовых, под приварку.

Уплотнение в затворе по форме может быть плоским или конусным, а по материалам: «металл по металлу», «металл-полимер» (в частности, с эластичным уплотнением).

Существует несколько типов уплотнения неподвижных элементов: без уплотнения разъемов выходной полости клапана, с плоским уплотнением, с уплотнением «выступ-впадина», с уплотнением «шип-паз», с промежуточным кольцом.

По типу уплотнения подвижных элементов предохранительные клапаны делятся на сильфонные и не сильфонные. В сильфонных для герметизации штока, а также в качестве чувствительного или силового элемента используется сильфон. Есть и другие по виду чувствительного органа типы предохранительных клапанов.

В предохранительном мембранном клапане имеется мембранный чувствительный орган ─ воспринимающая воздействие давления рабочей среды, связанная с запирающим элементом мембрана.

Предохранительный поршневой клапан ─ это клапан прямого действия, у которого чувствительным элементом, воспринимающим воздействие давления рабочей среды, является связанный с запирающим элементом поршень.

Существуют предохранительные клапаны, срабатывающие от температуры. Чувствительный элемент при повышении температуры среды в защищаемом объекте перемещает запирающий элемент для сброса рабочей среды и снижения температуры.

Клапан давления предохранительный, имеющий специальное устройство для пробного срабатывания при определенных значениях давления, называется предохранительным клапаном с подрывом (поскольку подрывом называют пробное срабатывание).

Предохранительное устройство, состоящее из двух предохранительных клапанов и переключающего устройства в виде трехходовой арматуры, обеспечивающей постоянное соединение защищаемого от недопустимого превышения давления оборудования только с одним из предохранительных клапанов, называют блоком предохранительных клапанов.

К предохранительным клапанам вне зависимости от того, для какой рабочей среды они предназначены, ─ клапан газовый предохранительный, предохранительный паровой клапан, клапан предохранительный гидравлический─ предъявляются очень жесткие требования. Предохранительный клапан должен многое.

Работа предохранительного клапана должна быть стабильной (в открытом состоянии ─ устойчивой, без вибраций), надежной и безотказной.

Клапан должен обеспечивать требуемую пропускную способность.

Его закрытие должно происходить своевременно, с требуемой степенью герметичности.

Эксплуатация предохранительных клапанов должна быть максимально простой.

Современное оборудование (трубопроводы и сосуды, работающие под давлением, ─ не исключение) становится все сложнее. Все выше концентрация энергии на каждый кубический дециметр ее объема, и все больше опасностей таит выход этой энергии из-под контроля. Предохранительные клапаны позволяют контроль не терять, делая работу и жизнь человека более предсказуемой и безопасной.

armatek.ru

Предохранительный клапан в системе отопления: виды, назначение, схемы, монтаж

В связи с неправильной эксплуатацией, перепадами температуры и всплесками давления в работе автономных систем обогрева могут происходить сбои. Негативные последствия в подобных ситуациях критичны: начиная поломкой отдельных компонентов, заканчивая разрушением строений и серьезной угрозой для жизни.

Исключить опасные риски поможет предохранительный клапан в системе отопления. Что он из себя представляет и в чем заключается его принцип действия? Эти вопросы мы рассмотрим в нашей статье. Также разберем разновидности таких клапанов и укажем основные различия между ними, рассмотрим правила установки в систему отопления и приведем рекомендации по выбору и настройке предохранительной арматуры.

Содержание статьи:

Для чего нужен предохранительный клапан?

Отопительные системы заполняются водой, температура которой равна примерно 15 градусам. Циркулируя по замкнутому контуру, теплоноситель нагревается, значительно увеличиваясь в объеме. В это время существенно повышается давление, оказываемое на внутреннюю поверхность труб и установленные в системе приборы.

Превышение допустимой нормы, в большинстве случаев более 3,5 бар, оборачивается:

протечкой в местах состыковки частей трубопровода;
повреждениями или разрывами соединительных элементов и труб, изготовленных из полимеров;
взрывом котлового бака;
коротким замыканием электрического оборудования в котельной.

Наиболее высокий риск аварийных ситуаций характерен твердотопливным котлам, в которых сложно регулировать мощность теплоотдачи.

Производительность электрического и газового оборудования быстро корректируется от стартовых до максимальных показателей и наоборот. Зачастую в них присутствует , отключающая рабочие элементы при чрезмерных повышениях температуры.

Интенсивность горения дров, угля и другого вида топлива в твердотопливном котле корректируется с помощью открытия/закрытия заслонки. При этом сила отдачи тепла меняется не сразу, а постепенно. По причине инерционности теплогенератора жидкий теплоноситель может сильно перегреваться.

Вместе с вычисляющим давление манометром и удаляющим воздух из системы воздухоотводчиком предохранительный клапан часто включают в состав группы безопасности

Когда дрова в камере хорошо разогреваются, доведя воду в сети до необходимых температурных отметок, доступ воздуха перекрывают, и активное пламя начинает затухать.

Однако в раскаленном состоянии топка продолжает выделять накопившееся тепло. Достигая 90-95 градусов, теплоноситель вскипает и запускает неизбежное интенсивное парообразование. Вследствие этого провоцируется резкий скачок давления.

Именно в таких обстоятельствах включается в работу предохранительный клапан. При достижении граничного параметра давления он открывает затвор, освобождая для образовавшегося пара путь наружу. После стабилизации значений, клапан автоматически закрывается и снова переходит в спящий режим.

Его монтаж обязателен не только для твердотопливных, но и для паровых котлов, а также печей, оснащенных водяным контуром. Многие модификации отопительного оборудования комплектуются эти прибором еще на этапе производства. Часто этот клапан является одним из элементов . Обычно устройство врезают непосредственно в теплообменник или устанавливают в трубопровод поблизости котла.

Разновидности устройств и принцип действия

В конструкцию спускного клапана входят два обязательных компонента: запорная деталь, состоящая из седла и затвора, и задатчик силового воздействия. Различают несколько видов оборудования, имеющих свои особенности. Они классифицируются по определенным признакам.

Классификация #1 — по механизму прижима

В отопительных системах частных домов, квартир и промышленных установок небольшой мощности предпочтение отдается пружинному типу изделия.

Главным рабочим элементом прибора является пружина. Она подпирает мембрану, которая перекрывает седло. На соединенном с рукояткой штоке размещается шайба, в которую упирается верхняя часть пружины. Позиция шайбы и прижимное влияние на мембрану регулируется рукояткой

Устройство отличается простым и надежным строением, компактными габаритами, возможностью комбинирования с другими элементами блока безопасности, доступной ценой. Сила сжатия пружинного механизма зависит от параметра давления, при котором срабатывает клапан. На диапазон настройки влияет упругость самой пружины.

Принцип действия пружинных предохранителей заключается в следующем:

на затвор устройства воздействует поток воды;
движение теплоносителя ограничивается усилием пружины;
критическое давление превышает силу сжатия, приподнимая шток золотника вверх;
жидкость отправляется в выходной патрубок;
внутренний объем воды стабилизируется;
пружина закрывает затвор, возвращая его в первоначальное положение.

Корпус пружинистого устройства делают из качественной высокопрочной латуни с применением технологий и методик горячего штампования. В производстве пружины используется сталь. Мембрану, уплотнители и рукоятку изготавливают из полимеров.

Некоторые торговые марки выпускают оборудование с уже установленными заводскими настройками. Также в ассортименте есть модели, настраиваемые по месту монтажа в период пусконаладочных работ.

Клапаны бывают открытыми и закрытыми. В первом варианте конструкции теплоноситель сбрасывается в атмосферу, во втором – спускается в обратный трубопровод

Рычажно-грузовые предохранители распространены не так широко. В частных автономных системах с котлом их монтируют редко. Эксплуатация сосредоточена в промышленной отрасли на крупных производствах, где диаметр трубопроводов составляет не меньше 200 мм.

Усилие на шток в таких механизмах дает не пружина, а груз, навешенный на рычаг. Он передвигается по длине рычага, регулируя силу, с которой шток будет прижиматься к седлу.

Рычажно-грузовой клапан открывается, когда давление среды с нижней части золотника превышает показатели, исходящие от рычага. После этого вода уходит через специальное сбросное отверстие.

Настройка рычажно-грузовых предохранителей выполняется путем перемещения тяги по рычагу. С целью предотвращения ее несанкционированного или случайного изменения, груз крепят болтами, накрывают специальным кожухом и запирают замком

Давление срабатывания, как и диапазон настроек, определяется длиной рычага и массой груза. Рычажные предохранители не уступают пружинным приборам в плане надежности, но стоят дороже. Приспособления устанавливают на фланцевые соединительные детали труб с диаметром условного прохода от 50 и более.

Классификация #2 — по высоте подъема затвора

В малоподъемных предохранительных клапанах затвор поднимается не выше, чем на 0,05 диаметра седла. Механизм открытия в подобном оборудовании пропорциональный.

Ему свойственна низкая пропускная способность и самая примитивная конструкция. Малоподъемное оборудование применяют на сосудах с жидкой средой.

Полноподъемные устройства оснащены двухпозиционным механизмом открытия. Ими оборудуются не только сосуды с жидкостями, но и системы, в которых циркулируют сжимаемые среды (сжатый воздух, пар, газ)

У полноподъемных приборов подъем затвора выше. Это означает, что их пропускная способность намного лучше, чем у предыдущего варианта, поэтому они способны сбрасывать более масштабные объемы излишков теплоносителя.

Классификация #3 — по скорости срабатывания

Затворная крышка пропорциональных предохранительных клапанов открывается постепенно. Как правило, величина открытия пропорциональна росту давления, оказываемого на внутреннюю поверхность. Одновременно с подъемом механизма плавно увеличиваются объемы сбрасываемого теплоносителя.

Конструкция устройств не ограничивает возможности их использования в сжимаемой среде, но все-таки они преобладают в системах с водой и другой жидкостью.

Среди преимуществ предохранительных клапанов с пропорциональной скоростью срабатывания – низкая цена, простота конструкции, отсутствие автоколебаний, порционное открытие на уровне значений, необходимых для поддержания конкретных рабочих параметров

Особенность двухпозиционных клапанов – моментальное срабатывание с полным открытием после достижения граничных отметок давления в системе, при которых открывается затвор предохранителя.

Специалисты рекомендуют эксплуатировать эти приспособления в сжимаемых средах. К числу их главных недостатков относят наличие характерных автоколебаний затвора.

При монтаже двухпозиционного клапана в отопительной системе с жидким теплоносителем следует учитывать, что во время резкого открытия затвора произойдет сброс большого количества воды.

Из-за этого слишком быстро упадет давление. Клапан мгновенно закроется, что повлечет за собой . Пропорциональные устройства подобных рисков не вызывают.

Особенности трехходовых аварийных клапанов

Отдельно стоит поговорить о не столь известном потребителям устройстве — трехходовом клапане с ручным или электрическим переключателем. Он применяется в отопительных системах с низкотемпературными контурами.

Конструкция предохранителей оснащается тремя отверстиями, одно из которых входное, два – выходные. Потоки среды контролирует заслонка, сделанная в виде шара либо штока. Движущаяся жидкость перераспределяется вращениями.

Трехходовые предохранители уместны для конденсационных котлов и в случаях, когда от одного нагревательного оборудования работает несколько различных систем

Представим ситуацию: в доме реализована схема отопления с системой обычных радиаторов и теплого пола. Технические требования для функционирования второго варианта предусматривают не слишком высокие температуры теплоносителя.

Котел нагревает воду в одинаковом температурном режиме для всех систем. В подобных условиях появляется необходимость в перераспределяющем устройстве, с задачами которого отлично справляется трехходовой клапан.

Он отвечает за следующие функции:

разграничение областей;
распределение плотности потока по зонам;
содействие смешиванию теплоносителя из магистральных разветвлений подачи/обратки для отправления в трубопровод теплого пола более холодной воды, нежели в радиаторы.

Чтобы не осуществлять постоянный контроль над температурой среды самостоятельно, необходимо обратить внимание на модели клапана, снабженные сервоприводом.

Это устройство работает от датчика, установленного в низкотемпературном контуре. При изменении температурных отметок срабатывает запорный механизм, открывающий либо закрывающий подачу жидкости из обратки.

Более подробно о разновидностях трехходового клапана на отопление и критериях его выбора мы говорили

Советы по выбору оптимальной модели

Перед тем как остановиться на конкретном предохранительном оборудовании, нужно обязательно подробно ознакомиться с техническими характеристиками котельной установки.

На работе предохранительного клапана негативно отражаются минусовые температуры. Поэтому достаточно важной характеристикой для устройства является наличие защиты от промерзания

Не стоит пренебрегать изучением инструкций производителя, в которых указываются все предельные значения.

Решающую роль в выборе устройства для отопления имеют несколько критериев:

Производительность котла.
Максимально допустимое давление среды для тепловой мощности нагревательного оборудования.
Диаметр предохранительного клапана.

Следует проверить, чтобы регулятор давления в устройстве имел диапазон, в пределы которого входят параметры того или иного котла. Давление срабатывания должно быть на 25-30% больше рабочего показателя, требуемого для стабильной работы системы.

Чем выше рабочие показатели давления, тем меньше времени должен тратить прибор на срабатывание. Разрыв между давлением на старте движения и при полном открытии затвора должен составлять 15 % для номинального значения меньше 2,5 атм, 10% – для более высоких параметров

Диаметр предохранительного клапана не может быть меньше разъема подводящего патрубка. Иначе постоянное гидравлическое сопротивление не даст предохранителю в полной мере выполнять непосредственные задачи.

Оптимальный материал изготовления оборудования – латунь. Она обладает малым коэффициентом температурного расширения, при котором исключено разрушение корпуса от воздействий сильного давления.

Регулирующий блок производят из термостойких пластиковых материалов, сохраняющих нужную жесткость даже при контакте с кипящей жидкостью.

Правила монтажа и настройки

Запланировав самостоятельный монтаж предохранительного клапана для отопления, следует заранее подготовить набор инструментов. В работе не обойтись без разводных и гаечных ключей, крестовой отвертки, пассатижей, рулетки, силиконового герметика.

Прежде чем начать работу, нужно определить подходящее для монтажа место. Предохранительный клапан рекомендуют крепить на подающем трубопроводе недалеко от выходного патрубка котла. Оптимальное расстояние между элементами – 200-300 мм.

Все компактные бытовые предохранители оснащены резьбой. Чтобы добиться полной герметичности при накручивании, необходимо уплотнить трубу паклей или силиконом. ФУМ-ленту использовать нежелательно, так как она не всегда выдерживает критически высокую температуру

В нормативной документации, которой комплектуется каждый прибор, процесс монтажа обычно расписан пошагово.

Некоторые ключевые правила установки неизменны для всех типов клапанов:

если предохранитель монтируется не в составе группы безопасности, рядом с ним ставится манометр;
в пружинных клапанах ось пружины должна иметь строго вертикальное положение и располагаться под корпусом устройства;
в рычажно-грузовом оборудовании рычаг размещают горизонтально;
на участке трубопровода между отопительным оборудованием и предохранителем не допускается монтаж , кранов, задвижек, циркуляционного насоса;
для предотвращения повреждений корпуса при вращении клапана, нужно подбираться ключом с той стороны, где осуществляется навинчивание;
сливная трубка, отводящая теплоноситель в канализационную сеть или обратную трубу, подключается к выходному патрубку клапана;
выходной патрубок подводится к канализации не прямиком, а с включением воронки или приямка;
в системах, где циркуляция жидкости происходит по , предохранительный клапан ставится в наивысшей точке.

Условный диаметр прибора подбирается на основании разработанных и утвержденных Гостехнадзором методик. В решении этого вопроса разумнее обращаться за помощью к профессионалам.

Если такой возможности нет, можно попробовать воспользоваться специализированными онлайн-программами для расчета.

Для снижения гидравлических потерь во время давления среды на тарелку клапана монтаж аварийного оборудования выполняется с уклоном к котельной установке

На регулировку клапана влияет вид прижимной конструкции. В пружинных приспособлениях есть колпачок. Предварительное сжатие пружины настраивается путем его вращения. Точность регулировки у этих изделий высокая: +/- 0,2 атм.

В рычажных устройствах настройки выполняются посредством наращивания массы или передвижения груза.

После 7-8 срабатываний в установленном аварийном устройстве изнашивается пружина и тарелка, вследствие чего может нарушиться герметичность. В таком случае целесообразно заменить клапан на новый.

Выводы и полезное видео по теме

Как устроен и из чего состоит предохранительный клапан:

Аварийный клапан в составе группы безопасности:

Подробнее о выборе и установке оптимального предохранительного клапана:

Предохранительный клапан – простое и надежное оборудование, которое позволит обезопасить жилье от непредвиденных аварийных ситуаций, случающихся в отопительных системах. Для этого достаточно выбрать качественный прибор с подходящими параметрами, а затем выполнить его грамотную настройку и монтаж.

Выбираете для своей системы отопления подходящий вариант предохранительного клапана? Может у вас остались вопросы, ответы на которые вы не нашли в изложенном выше материале? Задавайте их нашим экспертам, оставив комментарий под статьей.

А может вы хотите дополнить материал интересными фактами и полезными рекомендациями? Или поделиться опытом собственноручной установки клапана в систему? Пишите свое мнение о необходимости такого защитного приспособления, делитесь советами по выбору, исходя из личного опыта.

sovet-ingenera.com

Клапан предохранительный сбросной: разновидности и принцип действия

Предохранительные сбросные клапаны (ПСК) — это устройства, которые используются в различных газопроводных конструкциях и выполняют функцию сброса излишков газа в атмосферу или вспомогательный трубопровод. Сброс газа необходим для того, чтобы избавиться от лишнего давления в коммуникации. ПСК используются и в других типах трубопроводных конструкций (отопительных, водопроводных), однако, везде они выполняют одну и ту же функцию.

Избыточное давление в любой системе крайне опасно, поэтому сбросные клапаны устанавливаются практически на всех типах трубопроводов

Для чего нужны ПСК?

Предохранительные клапаны сбросного типа необходимы для выравнивания давления в системе, при его кратковременном повышении. Во время эксплуатации такие устройства находятся в закрытом положении, поэтому их относят к закрытой трубной арматуре. Монтируются такие приспособления в точке коммуникации, которая располагается за регулятором, и срабатывают в случае повышения давления в газопроводной линии. После сброса излишков газа клапан возвращается в первичное состояние.

В случае отсутствия ПСК возможны различные аварийные ситуации, среди которых самой распространённой считается механическое разрушение газопровода. Избыточное давление, возникающее в системе, удаляется посредством ПСК автоматически.

Обратите внимание! ПСК удаляют излишки газа в окружающую среду или же в ответвление основного трубопровода с низким показателем давления.

ПСК — незаменимое устройство, которое отвечает за сохранность трубопроводных конструкций, а также насосов и арматуры. Рассмотрим основные факторы, которые предшествуют возникновению избыточного давления в системе:

различные неполадки, возникающие в оборудовании, во время его эксплуатации;
повышение показателя температуры в коммуникации;
различные физические процессы, которые протекают внутри сети;
ошибки в тепломеханической схеме.

Повышение давления может произойти по разным причинам и предотвратить аварию можно только его сбросом

Основные достоинства ПСК

Запорные предохранительные клапаны могут иметь различную конструкцию, однако, все они имеют общие достоинства, на которые рекомендуется обратить внимание. Рассмотрим преимущества этих устройств:

помимо обеспечения автоматического контроля показателей давления в системе, эти предохранительные устройства обеспечивают герметизацию в трубопроводе;
один из главных плюсов ПСК заключается в том, что они имеют простую конструкцию;
ПСК отличаются лёгкостью установки;
универсальность этих изделий позволяет применять их в любых типах коммуникаций;
оснащаются уплотнительными элементами и являются устойчивыми к износу;
имеют оптимальный показатель строительной высоты;
резистентны к температурным перепадам;
устойчивы к коррозийным воздействиям. ПСК можно использовать даже в трубопроводах, транспортирующих агрессивные химические вещества;
способны переносить большие нагрузки.

Запорно-предохранительные клапаны можно уплотнять с помощью сильфона. Таким образом, увеличивается износостойкость предохранительного устройства.

Разновидности ПСК

На сегодняшний день все ПСК классифицируются на виды в зависимости от конструкции и особенностей функционирования. Рассмотрим основные разновидности предохранительных сбросных устройств, в зависимости от их конструктивных особенностей:

мембранные;
пружинные.

По конструктивным особенностям клапаны делятся на два типа, в одном из них в качестве запорного элемента используется пружина

Мембранные. Основным достоинством таких устройств является то, что они оснащаются специальной мембраной. Такая мембрана отличается высокими показателями эластичности и выполняет функцию чувствительной детали. В мембранных устройствах золотник исполняет только одну функцию — запорную. Благодаря наличию такого конструктивного элемента, как мембрана, усиливается показатель чувствительности КПС. Подобное увеличение способствует расширению эксплуатационного диапазона запорно-предохранительных клапанов, так как появляется возможность использовать их в трубопроводных конструкциях с низкими показателями давления рабочей среды.

Обратите внимание! Как правило, мембранные клапаны начинают работать в случае увеличения давления не более чем на 15%.

Пружинные. Эта разновидность ПСК оснащается пружиной, которая необходима для того, чтобы открывать клапан при повышении давления в системе, а также для продувки устройства. Продувка ПСК — необходимое мероприятие, которое позволяет снизить риск прилипания золотника к седлу, удалить инородные частицы, засоряющие уплотнительные элементы.

Кроме этого, ПСК подразделяются на:

малоподъёмные изделия;
полноподъёмные изделия.

В первом случае открытие затвора происходит медленно (пропорционально росту давления внутри коммуникации). В свою очередь, клапан предохранительный полноподъёмный сбросной открывается в случае повышения давления резко.

Сбросные клапаны чаще всего изготавливаются из металлов, которые не ржавеют

Устройство, размеры и принцип действия

Предохранительные сбросные клапаны производятся преимущественно из материалов, которые устойчивы к губительному воздействию коррозии (алюминий, латунь). Корпус изделия, как правило, имеет форму усечённого конуса, оснащённого седлом. На корпусе располагаются два отверстия с нанесённой резьбой, которые могут иметь различный диаметр (1 или 2 дюйма, в зависимости от типа клапана). На сегодняшний день можно встретить два типа клапанов, которые классифицируются по показателю сечения — ПСК-25 и ПСК-50. Характеристики ПСК представлены в таблице №1.

Таблица 1

Ду, мм	Минимальная рабочая t, °C	Максимальная рабочая t, °C	Пропускная способность, м³/ч
50	-40	+45	Н/20 – 200 С/50 – 440 С/125 – 1100 В/1000 – 5600
25	-40	45	ПСК-25-П-Н-120 ПСК-П-П-1000

ПСК имеют механизм принудительного открытия, который необходим для того, чтобы проверять эксплуатационную принадлежность устройства. Проверка приспособления на работоспособность производится следующим образом: необходимо потянуть за специальный элемент механизма принудительного закрытия — тягу (подобная манипуляция должна осуществляться 3–4 раза).

Принцип действия ПСК довольно прост: избыточный газ из сети поступает в полость клапана и воздействует на мембрану, которая способствует отводу пружины. Таким образом, мембрана опускается и происходит высвобождение газа в окружающую среду. После удаления излишков газа давление в коммуникации приходит в норму, и мембрана возвращается в обычное положение путём возобновлённого воздействия на пружину.

Перед клапаном в обязательном порядке необходимо устанавливать запорно-регулирующий вентиль. Это необходимо для того, чтобы в случае необходимости остановить клапан.

Клапаны должны отвечать всем требованиям ГОСТа, проверка на работоспособность проводится в обязательном порядке

Требования к ПСК

Предохранительные сбросные клапаны должны соответствовать необходимым физико-техническим параметрам, которые описываются в соответствующей документации. Рассмотрим основные требования, которые выдвигаются к ПСК:

затвор устройства должен полностью открываться при максимальном давлении, которое было установлено во время настройки;
возвращение затвора в исходное положение производится автоматически после того, как давление в сети достигнет номинального или ниже его на 5%;
после нормализации давления затвор должен закрыться без потери герметизационных показателей.

Полезная информация! Устройствам малоподъёмного типа труднее обеспечить должную герметичность затвора после удаления газа. Это связано с тем, что для достижения нужных показателей герметичности таким клапанам требуется приложить больше усилий.

В случае если затвор закрывается с некоторыми задержками, давление внутри коммуникации может снизиться до недопустимых показателей. Последствия такого снижения приведут к нарушению работы системы.

trubamaster.ru

Предохранительный клапан: устройство, типы, принцип работы

А А А

Превышение номинального давления в системе отопления приводит не только к выходу из строя отдельных элементов системы (разрыв труб, радиаторов,…), но также представляет угрозу для жизни и здоровья человека. Поэтому любая закрытая отопительная система должна обладать защитой от превышения давления. В качестве такой защиты выступает предохранительный клапан.

Мембранный предохранительный клапан Watts SVH ½.

Предохранительный клапан – устройство, обеспечивающее защиту системы отопления от превышения избыточного давления.

Конструкция

Предохранительный сбросной клапан представляет собой корпус, выполненный из латуни или бронзы, внутри которого расположен предохранительный пружинный механизм. В основе механизма лежит стальная пружина, защищенная от внешнего воздействия пластиковым колпачком-рукояткой. В случае необходимости, рукоятка позволяет вручную открыть клапан. Пружинный механизм защищен от попадания в него теплоносителя мембраной из этилпропиленовой резины.

Конструкция предохранительного клапана Valtec VT.0490 диаметром ½.

Латунный корпус.
Пластиковая крышка корпуса.
Пластиковая проверочная ручка.
Пластиковая заглушка.
Алюминиевая шильда.
Латунный шток.
Нейлоновая втулка подстройки.
Стальной фиксатор штока.
Стальная пружина.
Каучуковая золотниковая обойма.
Пластиковый золотник.

Существуют модели, позволяющие регулировать давление, при котором срабатывает клапан, но также существуют модели, не допускающие самостоятельной регулировки давления (оно настраивается производителем в заводских условия и защищено от перенастройки неснимаемой крышкой).

Клапан сброса избыточного давления Flamco Prescor IС с встроенной сбросной воронкой.

Рекомендации к сбросной (дренажной) трубе:

Длина сбросной трубы не должна превышать 2 м и иметь более 2 изгибов;
Диаметр выходного отверстия клапана и диаметр отводящей трубы должны быть одинаковыми;
Не рекомендуется выводить трубу из помещения сразу на улицу, т.к. в зимнее время года это может привести к появлению конденсата и образованию льда внутри трубы;
Соединение клапана и дренажной трубы рекомендуется осуществлять с прерыванием потока теплоносителя, для чего используется специальная сбросная воронка, как правило, изготовленная из латуни, углеродистой стали или пластика. Это устройство позволяет осуществлять визуальный контроль за сбросом теплоносителя, а также обеспечивает работу клапана в случае засорения дренажной трубы.

Латунная воронка Flamco Funnel (Нидерланды) с подсоединением к клапану диаметром ½ или ¾ дюйма.

Принцип работы предохранительного клапана

Циркулирующий в системе теплоноситель оказывает давление на пружину, которая срабатывает (сжимается) при превышении давления настройки и теплоноситель сбрасывается через отводящий патрубок. После того, как давление в системе снизилось до настроечного, клапан закрывается и спуск теплоносителя прекращается.

Примечание! Сбросной клапан срабатывает примерно на 3% раньше, чем достигается давление настройки. Полностью клапан открывается, когда давление превышает настроечное на 10-14% (в зависимости от модели). Устройство полностью закрывается только по достижению давления на 10-20% меньше, чем настроечное, т.к. выходящий теплоноситель создает дополнительное динамическое давление.

Регулировка предохранительного клапана

Настройка устройства осуществляется после завершения монтажных работ и промывки отопительной системы. Регулировка давления клапана с пружинным механизмом производится при помощи поворота регулировочного колпачка, сжимающего стальную пружину. Регулировка давления у рычажно-грузового клапана осуществляется перемещением груза по рычагу.

Предохранительный клапан в системе отопления.

Совет! Если система отопления функционирует стабильно, без сбоев и превышения давления, тогда сбросной предохранительный клапан остается без «работы» в течении длительного периода времени и может засоряться различными загрязнениями. Поэтому рекомендуется периодически его прочищать, для чего необходимо повернуть колпачок по направлению стрелки. Такая процедура позволяет предотвратить появление течей, большая часть которых вызвана именно засорением клапана.

Одной из наиболее распространенных причин срабатывания клапана является чрезмерная подпитка системы.

Примечание! Не рекомендуется использование в системах отопления двухпозиционных клапанов. Это связано с их конструкцией, которая при достижении давления настройки, обеспечивает моментальное полное открытие устройства, что вызывает резкое снижение давления. Помимо этого, после сброса излишнего давления, клапан также быстро закрывается, что вызывает гидроудар.

Рычажно-грузовые предохранительные клапаны

Основой механизма данного типа клапанов является рычаг и подвешенный на него утяжелитель. Срабатывание устройства зависит от веса утяжелителя и его местонахождения на рычаге. Чем больше вес и чем дальше на рычаге он находиться, тем при более высоком давлении срабатывает клапан.

Устройство рычажно грузового предохранительного клапана.

Настройка рычажно-грузового клапана, как уже было отмечено выше, осуществляется при помощи перемещения груза по рычагу. После того, как необходимое давление было настроено, груз фиксируется болтами, накрывается защитным кожухом и закрывается на замок. Это делается для исключения несанкционированного изменения настроек.

Рычажно-грузовая конструкция так же надежна, как и пружинная, однако к ее недостаткам можно отнести более высокую стоимость, а также то, что рычажные предохранительные клапаны производятся только под фланцевое соединение диаметром от ДУ50 и выше.

Основные типы предохранительных клапанов: пружинный, рычажно-грузовой.

Видео

Классификация предохранительных клапанов

В простейшем виде предохранительный клапан может быть представлен в виде штуцера, выходное отверстие которого закрыто плоской пластиной, масса которой противодействует силе давления среды, предотвращая ее выход наружу. Однако такой клапан имеет существенные недостатки, которые удается устранить в современных конструкциях предохранительных клапанов. Существующие конструкции предохранительных клапанов можно классифицировать по нескольким признакам.

По виду нагрузки на золотник.

1) Предохранительные клапаны грузового типа с непосредственной нагрузкой на золотник (рисунок 2зк, а). Они очень просты по конструкции. Однако их применяют только для низких давлений с небольшим сечением сопла из-за невозможности приложения к золотнику груза большой массы. Кроме того, эти клапаны склонны к вибрациям и очень восприимчивы к посторонним влияниям, вследствие чего не могут быть применены для подвижных систем.

а б

а — грузовой; б — рычажный

Рисунок 2зк — Предохранительные клапаны.

2) Предохранительные клапаны грузового типа с непрямым нагружением золотника (см. рисунок 2зк, б). К ним относятся рычажные предохранительные клапаны. Основное преимущество их — нагрузка на золотник при его подъеме остается постоянной (это относится и к предыдущим клапанам). Кроме того, настройка рычажного предохранительного клапана на давление, при котором он должен открываться (установочное давление), довольно точна и осуществляется перемещением груза на рычаге.

Однако рычажные предохранительные клапаны имеют и существенные недостатки, которые значительно ограничивают область их возможного применения. Применение таких клапанов недопустимо на подвижных установках, а также на установках, способствующих возникновению вибрации. Эти клапаны нельзя применять на установках, где давление резко пульсирует, так как наличие длинного рычага с грузом способствует усилению пульсации.

Кроме того, недостатками являются их большие габаритные размеры несоответствие между размерами клапанов и значительными габаритам груза и рычажного механизма. По Правилам Госгортехнадзора нагрузку клапан не ограничивают, но если усилие на золотник превышает 700 кгс, обходимо специальное приспособление, обеспечивающее подъем груза усилием одного человека. Рычажные предохранительне клапаны в основном применяют на стационарных паровых котлах теплосиловых установок.

3) Пружинные предохранительные клапаны. В пружинных предохранительных клапанах давлению среды на золотник противодействует сила пружины. Клапан настраивают большим или меньшим поджатием пружины. Пружинные предохранительные клапаны можно применять на всех, без исключения, аппаратах и установках, где необходимо ограничение давления (по Правилам Госгортехнадзора). Предохранительные клапаны устанавливают как в вертикальном, так и в горизонтальном положении, хотя необходимо стремиться к установке их вертикально.

Существенное преимущество пружинных предохранительных клапанов — относительно малые габаритные размеры при больших проходных сечениях. Это достигается применением сильных пружин.

Недостатки пружинных предохранительных клапанов: с увеличением высоты подъема золотника соответственно возрастает усилие пружины вследствие ее сжатия; трудность изготовления пружин, надежно работающих при высоких температурах и в агрессивных средах.

По высоте подъема золотника.

Высота подъема золотника — одна из основных характеристик предохранительных клапанов, так как она определяет его пропускную способность.

Стандартом каждой страны установлены схемы расчета пропускной способности предохранительных клапанов. В основу этих расчетов положены теоретические формулы адиабатического истечения потока через некапиллярное сопло. Поэтому пропускную способность определяют в зависимости от давления на входе в клапан, площади прохода клапана и состояния сбрасываемой среды. Следовательно, пропускная способность предохранительного клапана, применяющегося для одной и той же среды и при одном и том же давлении, пропорциональна площади прохода. Площадь прохода для предохранительного клапана при небольшом подъеме золотника выражается функцией от диаметра сопла и высоты подъема золотника h. При этом площадь прохода среды будет равна площади кольца.

Пропускная способность предохранительного клапана находится в прямой зависимости от высоты подъема золотника. Поэтому на практике часто употребляют выражение »подъемность клапана», которое определяется отношением величины высоты полного подъема золотника к диаметру сопла.

1) Низкоподъемные предохранительные клапаны, у которых отношение высоты подъема золотника к диаметру сопла равно 1/20…1/40, т. е. сечение щели, через которую проходит среда, будет значительно меньше сечения сопла. К ним относятся простейшие предохранительные клапаны, которые применяют главным образом для жидкостей, когда не требуется большая пропускная способность.

2) Среднеподъемные предохранительные клапана, имеющие отношение высоты подъема золотника к диаметру сопла 1/6…1/10. Такие клапаны применяют редко, так как они, несмотря на усложненную конструкцию, имеют низкую производительность.

3) Полноподъемные предохранительные клапаны, отличающиеся высокой производительностью, так как сечение щели при подъеме золотника равно или больше сечения сопла клапана, т. е. высота подъема золотника равна или больше 1/4 диаметра сопла.

Очень важно, чтобы »подъемность» предохранительных клапанов учитывалась при расчетах, так как многие считают, что любой предохранительный клапан при открывании обеспечивает свободный выход среды по всей площади сечения сопла. Это может привести к грубейшим ошибкам, так как предохранительные клапаны разной »подъемности» с одинаковым диаметром сопла имеют разную производительность.

По связи с окружающей атмосферой.

1. Предохранительные клапаны открытого типа, которые при открывании сбрасывают среду непосредственно в атмосферу. Их применяют на нетоксичных средах. Такие клапаны просты и надежны в работе, так как практически даже при их работе отсутствует противодавление, отрицательно влияющее как на начало срабатывания, так и на производительность клапанов.

2) Предохранительные клапаны закрытого типа, пропускающие среду при открывании в трубопровод и герметичные по отношению к окружающей атмосфере.

По влиянию противодавления.

Соединение линий сброса предохранительных клапанов в общий коллектор и привело к тому, что при срабатывании одного из клапанов на остальные действует противодавление, которое необходимо учитывать при их работе.

1) Предохранительные клапаны неуравновешенного типа не имеют устройств, устраняющих действие противодавления. В этих клапанах — повышенное установочное давление. В то же время, если постоянное противодавление можно учесть и точно подсчитать разницу между давлениями срабатывания предохранительного клапана без противодавления и с ним, то при переменном противодавлении этого сделать нельзя.

2) Предохранительные клапаны уравновешенноготипа, в которых противодавление практически не влияет на работу клапана. Конструктивно это достигается применением поршня того же диаметра, что и сопло клапана (рисунок Ззк, а) или сильфона, внутренний диаметр которого равен диаметру сопла (рисунок Ззк, б).

Вторая конструкция клапана более надежна, ее чаще применяют, особенно в связи с тем, что сильфон предохраняет пружину и другие детали клапана от воздействия среды, что играет большую роль при работе клапана с агрессивными средами.

По способу открывания клапана.

1) Предохранительные клапаны прямого действия, у которых давление среды воздействует непосредственно на золотник, поднимая его при установочном давлении. Этот принцип действия надежнее, но он совершенно неприемлем для предохранительных клапанов больших диаметров на высокое давление.

2) Предохранительные клапаны со вспомогательным устройством, срабатывающие только после срабатывания вспомогательного устройства (импульсного клапана).

а б

а — балансировка при помощи поршня: 1 — сопло, 2 — золотник; 3 — шток;

4 — поршень; 5 — шайба опорная, 6 — пружина, 7 — винт регулировочный;

б — балансировка при помощи сильфона: 1 — сопло, 2 — золотник,

3 — сильфои, 4 — перегородка с направляющей втулкой, 5 — шайба опорная, 6 — пружина, 7 — шток, 8 — винт регулировочный.

Рисунок Ззк — Уравновешенный пружинный

предохранительный клапан.

В одной из конструкций такого клапана (рисунок 4зк) сила пружины рассчитана на величину большую, чем сила давления среды.

І — сброс в линию атмосферного давления; ІІ — сброс в линию низкого давления; 1 — игольчатый вентиль; 2 — импульсный клапан; 3 — соединительная труба; 4 — предохранительный клапан.

Рисунок 4зк — Предохранительный клапан со

вспомогательным устройством

Таким образом, в закрытом состоянии золотник плотно прилегает к соплу, обеспечивая надежную герметичность. При установочном давлении срабатывает импульсный клапан и сбрасываемая среда подается под поршень предохранительного клапана. Сила, создаваемая поршнем, и сила давления под золотником преодолевают силу пружины, предохранительный клапан открывается. Полной пропускной способности у такого клапана достигают при незначительном превышении установочного давления.

Такой предохранительный клапан может иметь и другую конструкцию, когда давление среды действует на золотник сверху, создавая тем самым надежное герметичное уплотнение. Площадь поршня в данном случае больше площади золотника, поэтому сброшенная импульсная клапаном среда, попадая под поршень, откроет предохранительный клапан.

Основное преимущество предохранительных клапанов со вспомогательным устройством — возможность получения высокой пропускной способности за счет увеличения диаметра сопла. При этом необходимо учитывать, что надежность такого клапана зависит от работоспособности двух клапанов — основного и вспомогательного, что, конечно, является его недостатком.

По числу сопел.

1) Одинарные предохранительные клапаны имеют одно сопло и золотник. Как правило, в промышленности используют именно такие клапаны.

2) Двойные предохранительные клапаны — в одном корпусе расположены два сопла и два золотника. Такая конструкция создана в связи с укрупнением установок, требующих увеличения производительности предохранительных клапанов. При этом создать высокопроизводительные клапаны за счет увеличения диаметра сопла трудно из-за того, что следует учитывать большие нагрузки на золотник. Как отмечалось выше, сила, которую можно приложить на золотник, у грузовых клапанов ограничена, поэтому клапаны с большим диаметром сопла могут быть только пружинными. Пружина такого клапана должна создать силу примерно 2000—3000 кгс, иметь достаточный запас прогиба в рабочем состоянии, необходимый для полного подъема золотника, в то же самое время быть »мягкой». Все это ограничивает возможности создания предохранительных клапанов с диаметром сопла больше 100 мм.

3) Тройные предварительные клапаны — в одном корпусе находятся три сопла и три золотника. Существует мнение, что при использовании тройного клапана на средах высокой температуры происходит неравномерное тепловое расширение корпуса, что отрицательно сказывается на его нормальной работе.

studfiles.net

Виды предохранительных клапанов

Превышение номинального давления в котле и системе отопления не только чревато разрывом труб, радиаторов, выходом из строя элементов, но и несет угрозу для жизни и здоровья владельца. Именно поэтому в замкнутых отопительных системах необходимо предусмотреть установку устройства для предотвращения повышения давления сверх допустимого предела. Таким устройством является предохранительный клапан – неотъемлемая часть любого котла и системы отопления. При достижении заданного настройкой давления затвор предохранительного клапана откроется и сбросит избыточный объем воды. Как только давление нормализуется, затвор клапана станет на место и сброс воды автоматически прекратится.

Общая конструкция любого предохранительного клапана обязательно включает в себя две основных составляющих — запорный элемент и задатчик, обеспечивающий силовое воздействие на чувствительный элемент. Запорный элемент состоит из затвора и седла, а в качестве задатчика применяют пружинный или рычажно-грузовой механизм, что обуславливает основное разделение видов предохранительных клапанов – на пружинные и рычажные.

В пружинных предохранительных клапанах давлению воды на затворе противодействует сила сжатой пружины. Усилие сжатой пружины определяет давление срабатывания клапана, а диапазон настройки определяется упругостью пружины. Простота и надежность конструкции, низкая стоимость, легкость регулировки обусловили широкое распространение пружинных предохранительных клапанов. Благодаря широкому диапазону выпускаемых диаметров (начиная от 15 мм), их применяют в инженерных системах частных домов и в небольших котельных.

В рычажных предохранительных клапанах давлению воды на затворе противодействует усилие, создаваемое рычажно-грузовым механизмом. Давление срабатывания клапана определяется массой груза, а длина рычага определяет диапазон настройки. Чем больше вес груза и чем дальше на рычаге он находится, тем при более высоком давлении будет срабатывать клапан. Рычажные предохранительные клапаны по надежности не уступают пружинным, но в потребительском секторе они почти не применяются, так как их модельный ряд начинается, как правило, с диаметра 50 мм. Поэтому сферой применения данных клапанов являются, как правило, промышленные объекты.

По высоте подъема затвора предохранительные клапаны бывают:
— малоподъемные;
— полноподъемные.

В малоподъемных предохранительных клапанах высота подъема затвора не превышает 5% от диаметра седла. Из-за этого у них низкая пропускная способность, но при этом простая конструкция и более низкая цена по сравнению с полноподъемными клапанами. В данных клапанах высота подъема затвора над седлом зависит от давления среды, поэтому их также относят к пропорциональным предохранительным клапанам. Их используют для жидкостей в тех случаях, когда не требуется большая пропускная способность.

В полноподъемных предохранительных клапанах высота подъема затвора составляет от 25% диаметра седла и больше. В них подъем затвора происходит сразу же на всю высоту хода, поэтому их также относят к двухпозиционным клапанам. Они обладают большой пропускной способностью, но при этом большей ценой из-за более сложной конструкции по сравнению с малоподъемными клапанами. Полноподъемные предохранительные клапапны имеют в своей конструкции колокол, задачей которого является помощь для достижения полного подъема затвора. Данные клапаны применяются преимущественно в системах со сжимаемыми средами, например, паром или сжатым воздухом.

По характеру подъема затвора предохранительные клапаны делятся на следующие виды:
— пропорциональные;
— двухпозиционные.

Пропорциональные предохранительные клапаны открываются пропорционально росту давления, объем сбрасываемой среды равномерно увеличивается с подъемом затвора. Затвор клапана может находиться неподвижно в любом промежуточном положении исходя из давления в системе. Данные клапаны применяются для воды и других жидких сред. По сравнению с двухпозиционными клапанами они обладают следующими преимуществами:
— способность открываться ровно в такой степени, насколько это необходимо для достижения рабочих параметров;
— простота конструкции;
— низкая цена;
— в системах с переменным аварийным расходом не возникают автоколебания.

Двухпозиционные предохранительные клапаны открываются моментально на полный ход движения затвора при достижении давления начала открытия. Их рекомендовано применять для сжимаемых сред — пар, сжатый воздух и газ. Использование данных клапанов в системах отопления или горячего водоснабжения чревато следующими проблемами:
— резкое открытие клапана приводит к сбросу большого объема воды и резкому падению давления в системе.
— после резкого падения давления клапан моментально закроется, что спровоцирует гидравлический удар.

Основным недостатком двухпозиционных клапанов являются автоколебания затвора. Их причиной может быть превышение типоразмера или переменный аварийный расход среды.

Производители арматуры выпускают большой спектр предохранительных клапанов для различных сфер. В потребительском секторе наибольшее распространение получили пружинные пропорциональные предохранительные клапаны, которые идеально подходят для котлов небольших мощностей и инженерных систем частных и многоквартирных жилых домов.

teplovichek.com