Предохранительный клапан

Содержание
  1. О многообразии выбора..
  2. Принцип действия
  3. Критерии выбора
  4. Механизм
  5. Подвод трубопровода
  6. Материал изготовления
  7. …и решающей роли предохранительного клапана
  8. Характеристики изделий
  9. Нюансы выбора
  10. Нюансы монтажа
  11. Неполадки и ремонт
  12. Преимущества использования
  13. Основные виды предохранительных клапанов
  14. Советы по выбору модели клапана
  15. Конструкция клапана трубопроводной арматуры
  16. Предохранительные клапаны непрямого действия (двухступенчатые):
  17. Предохранительные клапаны пропорционального и двухпозиционного действия
  18. Разновидности клапанов предохранительного типа
  19. Классификация предохранительных клапанов
  20. Технические требования к предохранительным клапанам
  21. Различия в конструкциях
  22. Пружинные клапаны
  23. Рычажно-грузовые клапаны
  24. Магнито-пружинные клапаны
  25. Клапан предохранительный – все о типах, принципе работы и устройстве

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.

Принцип действия

На поясняющем рисунке справа — чертёж типичного пружинного клапана прямого действия. На его примере рассмотрим типичную конструкцию. Обязательными компонентами конструкции предохранительного клапана прямого действия являются запорный орган и задатчик, обеспечивающий силовое воздействие на чувствительный элемент, связанный с запорным органом клапана. Запорный орган состоит из затвора и седла. Если рассматривать поясняющий рисунок, то в этом простейшем случае затвором является золотник, а задатчиком выступает пружина. С помощью задатчика клапан настраивается таким образом, чтобы усилие на золотнике обеспечивало его прижатие к седлу запорного органа и препятствовало пропуску рабочей среды, в данном случае настройку производят специальным винтом.

Когда предохранительный клапан закрыт, на его чувствительный элемент воздействует сила от рабочего давления в защищаемой системе, стремящаяся открыть клапан и сила от задатчика, препятствующая открытию. С возникновением в системе возмущений, вызывающих повышение давления свыше рабочего, уменьшается величина силы прижатия золотника к седлу. В тот момент, когда эта сила станет равной нулю, наступает равновесие активных сил от воздействия давления в системе и задатчика на чувствительный элемент клапана. Запорный орган начинает открываться, если давление в системе не перестанет возрастать, происходит сброс рабочей среды через клапан.

С понижением давления в защищаемой системе, вызываемом сбросом среды, исчезают возмущающие воздействия. Запорный орган клапана под действием усилия от задатчика закрывается.

Давление закрытия в ряде случаев оказывается на 10-15 % ниже рабочего давления, это связано с тем, что для создания герметичности запорного органа после срабатывания требуется усилие, значительно большее, чем, то, которого было достаточно для поддержания герметичности клапана перед открытием. Это объясняется необходимостью преодолеть при посадке силу сцепления молекул среды, проходящей через щель между уплотнительными поверхностями золотника и седла, вытеснить эту среду. Также понижению давления способствует запаздывание закрытия запорного органа, связанное с воздействием на него динамических усилий от проходящего потока среды, и наличие сил трения, требующих дополнительного усилия для его полного закрытия.

В этой публикации были рассмотрены предохранительные устройства, защищающие систему отопления от повышенного давления. Но в открытых системах, например, скачков давления быть не может по определению. Они что, не нуждаются ни в какой защите?

Еще как нуждаются, особенно системы с котлами, работающими на твердом топливе! Но там уже используются предохранительные клапаны, срабатывающие на превышение допустимой температуры. Такие приборы требуют, конечно, отдельного рассмотрения, и им будет посвящена специальная статья.

Критерии выбора

Предохранительный клапан в системе отопления выполняет ответственную функцию – предотвращает вскипание котла и снижает давление, поднявшееся до предельных значений.

Рекомендуется выбрать пружинное устройство, при этом важно обратить внимание на следующие момент

диапазон значений, при которых клапан способен сработать (подбирается в соответствии с параметрами отопительной системы);

разновидность клапана – открытый или закрытый (в первом случае сброс теплоносителя выполняется в атмосферу, во втором – в обратный трубопровод);

высоту подъема тарелки (выбирается исходя из пропускной способности).

Подбор устройства для сброса давления основывается на технических характеристиках отопительной системы — тепловой мощности котельного агрегата и максимальном давлении среды в трубопроводе.

Механизм

Аварийный клапан сброса должен срабатывать своевременно, что зависит от характеристик его механизма, ключевыми элементами которого являются шток, пружина и тарелка.

конструкция предохранительного клапана
Устройство предохранительного клапана

Основная характеристика клапана – это процентная разница между показателями давления в трубопроводе в момент начала перемещения штока и показателями давления при полностью открытом проходе для сброса излишков теплоносителя. Данный параметр также зависит от номинального давления в системе отопления. Скорость срабатывания устройства зависит от рабочего давления в системе – чем оно выше, тем быстрее клапан должен открыться.

Важно, чтобы механизм регулировки не контактировал с теплоносителем. Витки пружины не должны касаться друг друга. При длительном простое клапана пружина может «залипнуть» — в этом случае устройство вовремя не сможет сработать. Специальный шток для оттягивания пружины вручную дает возможность время от времени проверять работоспособность клапана. Сбросный клапан также обеспечивается защитой от промерзания.

Обратите внимание! Клапан полностью открывается, когда давление в системе отопления повышается на 10% от заданного, а полностью закрывается, когда уровень давления падает на 20% относительно параметра срабатывания. Рекомендуется выбрать для установки модель, давление срабатывания которой превышает рабочие показатели отопительной системы на 20-30%.

Подвод трубопровода

Чтобы гидравлическое сопротивление не сказывалось на работе предохранительного устройства, диаметр клапана должен соответствовать диаметру подводящего патрубка или иметь большие размеры.

подвод трубопровода
Вариант подвода трубопровода

Внимание! Чтобы снизить гидравлические потери при давлении теплоносителя на тарелку, аварийный клапан монтируют с уклоном в сторону котельного агрегата.

Материал изготовления

Для изготовления корпуса обычно применяется латунь, поскольку данный материал отличается низким температурным расширением, устойчивостью к коррозии, прочностью и доступной ценой.

Регулирующий блок выполняется из термостойкого пластика, который не меняет свою геометрию и сохраняет необходимую жесткость даже под воздействием доведенного до кипения теплоносителя.

…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.

Характеристики изделий

Расчет пропускной способности выполняется по ГОСТу 12.2.085. Устройства могут использоваться в нефтяной, химической, газообразной и жидкой среде. Герметичность определяется по ГОСТу 9789-75.

Давление закрытия арматуры составляет более 0,8 Рн, где Рн представляет собой давление настройки, является самым большим на входе в клапан, при котором он остается в закрытом состоянии, при этом соблюдается должная герметичность.

Пружины для них изготавливаются чаще всего из стали 50ХФА. Пружинный обратный клапан тип 402 выполнен из чугуна.

Чтобы проверить исправность устройства в рабочем состоянии, пружинный предохранительный клапан СППК обладает решением для ручного открывания, продувки, следовательно, изделия без СППК не имеют возможности ручного открывания.

Размеры уплотнительных поверхности фланцев определяются по ГОСТу 12815-80.

В качестве примера одной из модификаций устройства приведем предохранитель 17с28нж, соответствующий ТУ3742-017-00218118-2002.

Устройство имеет характеристики:

  • рабочее давление – 1,6 МПа;
  • рабочая среда – неагрессивная, газ, пар, вода;
  • материал корпуса – сталь;
  • материал уплотнительного покрытия – нержавеющая сталь;
  • соединение – фланцевое;
  • температура – от минус 40 до плюс 250 градусов;
  • масса и длина зависят от условного диаметра.

Нюансы выбора

Чтобы выбрать оптимальное изделие, необходимо учесть требования, которые к ним предъявляются:

  • своевременное и безотказное устройство предохранительного клапана при указанном повышении уровня рабочего давления в системе;
  • в открытом положении должна быть обеспечена необходимая пропускная способность;
  • своевременное закрытие затвора с нужным уровнем герметичности;
  • обеспечение стабильной работы.

Немаловажное значение имеет при выборе стоимость. Для примера рассмотрим, за сколько можно купить предохранительный пружинный клапан 17с28нж: цена на обратный муфтовый пружинный дроссель составляет от $300.

Конечно, многое зависит от производителя. Так, аналогичный обратный пружинный клапан Данфосс обойдется дороже – от $400.

Нюансы монтажа

Прежде чем устанавливать предохранительный пружинный клапан, следует выполнить простые действия:

  • проверить маркировку;
  • осмотреть корпус на предмет наружных повреждений;
  • удалить защитный колпачок;
  • внутри недолжно быть никаких посторонних предметов;
  • следует помнить, что при монтаже составляющие изделия будут нагреваться.

Процесс монтажа производится в соответствии с действующими правилами безопасности и нормативно-техническими нормами. Выбор места, конструкции и количество клапанов, как и направление сброса среды, определяется проектом.

Место нужно подбирать так, чтобы был обеспечен свободный доступ для обслуживания и ремонта. Монтаж выполняется в вертикальном положении в верхней точке сосуда. Также установка может быть выполнена поблизости сосуда или трубопровода, только между изделиями не должен присутствовать запорный орган.

Размер штуцера не может быть меньше диаметра входного патрубка клапана.

Обратный пружинный тарельчатый клапан с большим числом тарелок может спровоцировать увеличение их сопротивления, что способно изменить разность давления в верхней и кубовой частях изделия. Поэтому его стоит устанавливать в последней области.

Самостоятельная установка подобных устройств – сложная процедура, требующая опыта и определенных навыков. Поэтому необходимо обращаться к профессионалам.

Неполадки и ремонт

Утечка среды через затвор происходит при наступлении давления ниже, нежели установочное.

  • задержка на уплотнительных элементах посторонних предметов – необходимо выполнить продувку дросселя;
  • повреждение уплотнительных элементов – выполняется проточка или притирка с последующей проверкой на герметичность; если глубина повреждений составляет более 0,1 мм, необходимо выполнять механическую обработку;
  • деформация пружины – выполняется ее замена;
  • нарушение соосности элементов из-за большой нагрузки – устраняется нагрузка, проверяется выкидная и приемная магистраль, необходимо выполнить перетяжку шпилек;
  • пониженное давление открытия – регулировка, деформация пружины – выполняется ее замена;
  • некачественная сборка после ремонта – устранить все недостатки сборки.

Ремонт предохранительных пружинных дросселей необходимо доверять профессионалам. Стоимость процедуры обойдется от $50.

Клапан предохранительный пружинный (КПП)

– вид трубопроводной арматуры, предназначенный для автоматической защиты оборудования и трубопроводов от превышения давления свыше заранее установленной величины посредством сброса избытка рабочей среды и обеспечивающий прекращение сброса при давлении закрытия и восстановлении рабочего давления.

Основные сборочные единицы и детали клапана:

1 — корпус, 2 — седло, 3 — золотник, 4 — крышка, 5 — шток, 6 — гайка, 7 — шпилька, 8 — пружина, 9 -сильфон (устанавливается в сильфонных клапанах), 10 — стопорный винт, 11 — регулировочная втулка, 12 -направляющая втулка, 13 — перегородка, 14 — регулировочный винт, 15 — колпак, 16 – резьбовой фланец.

Принцип работы.

При нормальном рабочем давлении усилие сжатой пружины прижимает золотник к седлу (проход для сброса рабочей среды закрыт). При повышении давления сверх установленной величины на золотник начинает действовать противоположно направленная сила, которая сжимает пружину, и золотник поднимается, открывая проход для сброса рабочей среды. После снижения давления перед клапаном до давления закрытия золотник под действием пружины вновь прижимается к седлу, прекращая сброс среды.

Установочное положение – вертикальное, колпаком вверх.

Герметичность затвора

– класс «В» ГОСТ Р 54808. По требованию заказчика возможно изготовление с другими классами герметичности.

Возможные исполнения клапанов:

  • Герметичным колпаком, имеющим узел принудительного открытия, и без такового узла.
  • Уравновешивающим сильфоном.
  • Термозащитной перегородкой.
  • «Открытой» крышкой.
  • Стопорным элементом, препятствующим срабатыванию клапана.

Присоединение к трубопроводу:

  • фланцевое;
  • под линзовую продладку (фланец по ГОСТ 9399);
  • штуцерное;
  • цапковое.

Клапаны с сильфоном.

Сильфон – механизм, компенсирующий действие противодавления на выходе из клапана. Сильфон предназначен для защиты пружины клапана от вредного воздействия агрессивной рабочей среды в условиях повышенных или пониженных температур. Сильфонные клапаны изготавливаются из сталей марок 12Х18Н9ТЛ и 12Х18Н12МЗТЛ и предназначены для рабочих сред с температурой от минус 60 °С и ниже. Обозначение сильфонных клапанов: КПП4С, КППС.

Исполнение уплотнительных поверхностей и присоединительные размеры фланцев клапана – по ГОСТ 12815-80, ряд 2, строительные длины – по ГОСТ 16587-71.

Клапаны DN 25 PN 100 кгс/см2 могут изготавливаться со штуцерными концами для присоединения к трубопроводу по ГОСТ 2822-78, а также с фланцевым соединением по ГОСТ 12815-80, ряд 2.

Предохранительные клапаны номинальным давлением PN 250 кгс/см2 и PN 320 кгс/см2, как и другие модели, предназначены для защиты оборудования от недопустимого превышения давления посредством автоматического сброса избытка рабочей среды. Используются на оборудовании с жидкими и газообразными рабочими средами, не вызывающими коррозию корпусных деталей более 0,1 мм.

Предохранительные клапаны со штампосварным корпусом могут изготавливаться с индивидуальной строительной длиной (L и L1), высотой (H) и присоединительными размерами фланцев, что позволяет использовать их в качестве заменителей импортной арматуры без изменения уже смонтированного оборудования и трубопроводов.

Расчет пропускной способности клапанов – по ГОСТ 12.2.085-2002.

Давление настройки, Рн

– наибольшее избыточное давление на входе в предохранительный клапан, при котором затвор закрыт и обеспечивается заданная герметичность затвора.

Давление начала открытия, Рн.о.

(давление начала трогания; установочное давление) – избыточное давление на входе в предохранительный клапан, при котором усилие, стремящееся открыть клапан, уравновешено усилиями, удерживающими запирающий элемент на седле. При давлении начала открытия заданная герметичность в затворе клапана нарушается и начинается подъем запирающего элемента.

Давление полного открытия, Рп.о.

– избыточное давление на входе в предохранительный клапан, при котором совершается ход арматуры и достигается максимальная пропускная способность.

Давление закрытия, Рз

Читайте также:  Аккумулятор 18650: характеристики и типы, способы зарядки, область применения и ремонт

(давление обратной посадки) – избыточное давление на входе в предохранительный клапан, при котором после сброса рабочей среды происходит посадка запирающего элемента на седло с обеспечением заданной герметичности затвора. Давление закрытия клапанов, Рз – не менее 0,8 Рн.

Противодавление

– избыточное давление на выходе арматуры (в частности, из предохранительного клапана).

Противодавление представляет собой сумму статического давления в выпускной системе (в случае закрытой системы) и давления, возникающего от ее сопротивления при протекании рабочей среды.

Обязательная минимальная информация для заказа.

При заказе клапанов необходимо заполнить опросный лист (Приложение В):

  • тип изделия, обозначение, обозначение типа (по таблице фигур);
  • номинальный диаметр входного патрубка, DN, мм;
  • номинальное давление, PN, кгс/см2;
  • давление настройки (Рн, кгс/см2) или номер пружины (при указании только номера пружины клапан настраивается на минимальное значение из диапазона указанной пружины);
  • материал корпуса;
  • наличие в конструкции клапана узла ручного подрыва;
  • наличие в конструкции клапана сильфона.

Пример обозначения при заказе клапана предохранительного пружинного:

Пример обозначения при заказе клапана предохранительного пружинного DN 50 PN 16 кгс/см2 из стали 12Х18Н9ТЛ с узлом ручного подрыва, давлением настройки – Рн=16 кгс/см2, модели КПП4Р по ТУ 3742-005-64164940-2013:

Клапан предохранительный КПП4Р 50-16 DN 50 PN 16 кгс/см2, Рн=16 кгс/см2, 17нж17нж. При оформлении заказа особо оговаривается необходимость комплектации клапанов ответными деталями (ответные фланцы, прокладки, шпильки, гайки; для клапанов DN 25 PN 100 – ниппели с накидными гайками и прокладками).

Предохранительный клапан представляет собой трубопроводную арматуру, которая защищает оборудование и трубопроводы высокого давления от механических повреждений и различного рода разрушений в результате возникновения аварийных ситуаций. Достигается это посредством выпуска избыточного количества жидкости, газа или пара из системы, а также сосудо в, в которых образуется чрезмерное давление. К тому же, данный клапан предотвращает сброс рабочей среды, когда номинальное давление восстанавливается.

Клапан предохранительный – это механизм, функционирующий в непосредственном контакте с рабочей средой вместе с другими конструкциями, выполняющими функцию защитной арматуры, в том числе, регуляторами давления.

Преимущества использования

Предохранительные клапаны применяются для нормализации давления в системе и широко распространены в разных областях промышленности. К их достоинствам можно отнести:

  • Длительный срок службы.
  • Простота конструкции, подсоединения к трубопроводной системе, эксплуатации.
  • Большой выбор рабочих параметров.
  • Множество конструктивных вариаций и исполнений для различных рабочих сред, в том числе — агрессивных.
  • Использование в разных климатических условиях.
  • Возможность установки в горизонтальном или вертикальном положении в зависимости от типа конструкции.

При выборе предохранительного клапана необходимо вычислить предельно допустимые показатели давления. Для этого нужно знать производительность насосного оборудования, объем и рабочую температуру транспортируемой среды, скорость срабатывания. Также выбирается место и метод монтажа на трубопроводе.

Основные виды предохранительных клапанов

По принципу действия арматура бывает прямого и непрямого действия. В зависимости от конструкции и вида нагрузки на золотник трубопроводные предохранительные клапаны бывают:

  • пружинная арматура;
  • рычажно-грузовые клапаны;
  • рычажно-пружинная предохранительная арматура;
  • магнито-пружинные клапаны.

Арматура применяется для систем с водогрейными котлами, нефтесодержащими резервуарами, технологическими емкостями и промышленными трубопроводами.

Советы по выбору модели клапана

Как уже сказано выше, водонагреватели поступают в продажу с предохранительным клапаном. В связи с этим при покупке новой модели, особенно брендовой, заботиться о подборе детали не нужно.

Необходимость в покупке возникает в трех случаях:

  • вам достался уже подержанный бойлер без элементов обвязки;
  • предохранитель потерялся при переезде;
  • клапан сломался или износился.

Зная модель бойлера, вы легко подберете новый элемент. В инструкции по эксплуатации оборудования можно найти параметры предельного давления – такие же должны быть выбиты на корпусе новой детали.

Номинальное давление клапана
Клапан с меньшим значением предельного давления или, напротив, изделие с запасом покупать не нужно. В первом случае вы будете наблюдать постоянную течь из бака, во втором – клапан просто не сработает при возникновении аварийной ситуации

Диаметр резьбы должен совпадать с размерами монтажного штуцера и трубопровода ХВС. Кроме самого устройства, потребуется льняная нить на трубу или резиновая прокладка, если используется гибкая подводка.

Иногда между патрубком бойлера и предохранителем устанавливают вентиль для слива воды. Это допустимая, разрешенная схема обвязки, но при одном условии – вентиль необходимо монтировать на горизонтальном отводе от магистрали подачи воды. Никаких запорных устройств между предохранительным клапаном и водонагревателем находиться не должно.

Конструкция клапана трубопроводной арматуры

Прежде всего, стоит отметить, что трубопроводный клапан предохранительного типа чаще всего устанавливается на газовые трубопроводы. Газовый запорно-предохранительный агрегат обладает надежной комплектацией. Очень важно, чтобы каждая деталь данного механизма была выполнена из качественных материалов в заводских условиях.

Основные детали запорного клапана с предохранительной функцией:

  • надежный металлический корпус с верхней открывающейся крышкой;
  • фланцевое соединяющее крепление;
  • комплект элементов для настройки и регулировки клапана;
  • соединительный клапанный шток;
  • тщательно настроенные пружинные элементы.

Конструкция предохранительного клапана в деталях может отличаться, в зависимости от сферы применения клапана в трубопроводе того или иного типа. К слову, клапаны устанавливаются как на отопительном, так и на газовом, паровом или водном трубопроводных контурах.

Основная схема работы предохранительного клапана в любой системе состоит в следующем:

  • под воздействием контролируемых показателей давления в системе, содержимое трубопровода сталкивается с шарикообразным элементом, который направляет поток в торец гильзы, где происходит подготовка к дальнейшему процессу;
  • на первом этапе срабатывает пружина клапана, предварительно настроенная специалистами в заводских условиях;
  • если пружинный механизм слишком слаб для удержания содержимого под натиском давления, срабатывает защитная мембрана с регулирующим механизмом;
  • регулятор мембраны под действием штока выталкивает шаровой элемент вверх, отправляя его в канал сцепления с гильзой;
  • затем клапан начинает перекрывать поступление содержимого трубопровода, когда шток перемещается в сторону под действием пружины – в этот момент давление должно снизится;
  • если давление по плану действия клапана снижается, регулируемый рычаг мембранного механизма смещает шток вниз;
  • второй шток перемещает шариковый механизм в канал втулки, тем самым открывая проход содержимому трубопровода и прекращая сцепление с гильзой;
  • в противном случае (при воздействии чрезмерно высокого давления), пружинный механизм срабатывает, направляя один из двух штоков для полного перекрытия потока содержимого трубопровода.

Достаточно сложный механизм клапанной системы обладает при этом простым набором прочных элементов, которые за счет обычного механического воздействия гарантируют предотвращение износа трубопровода и его разрывов на отдельных участках системы.

Предохранительные клапаны непрямого действия (двухступенчатые):

Предохранительные клапаны непрямого действия имеют статические характеристики, почти не зависящие от изменения расхода и давления в широком диапазоне. Они приспособлены для гидравлического демпфирования, поэтому обладают лучшей устойчивостью и малым гистерезисом, более простым способом обеспечивается дистанционное управление разгрузкой, но для некоторых случаев применения их быстродействия недостаточно, особенно с повышением вязкости рабочей жидкости при низкой температуре.

Конструкция предохранительных клапанов непрямого действия более сложная, а изготовление более трудоемкое, но вследствие указанных преимуществ они находят широкое применение, особенно в гидроприводах самоходных машин с высоким номинальным давлением.

Статические и динамические свойства предохранительных клапанов и стабильность их работы в процессе эксплуатации существенно влияют на надежность и технический ресурс самоходных машин с гидравлическим приводом! Поэтому, при проектировании машины, на эти агрегаты гидропривода следует обращать повышенное внимание.
Следует иметь в виду, что в конструкции клапанов давления с сервоуправлением применяют запорно-регулирующие элементы с гидравлическим уравновешиванием некоторой части усилия, развиваемого давлением жидкости, и с гидравлическим демпфированием резонансных явлений, создающих сопротивление возбуждающему усилию, пропорциональное скорости перемещения запорно-регулирующего элемента. Клапаны давления непрямого действия с короткими и жесткими пружинами менее подвержены вибрации, чем клапаны давления прямого действия с длинными пружинами.

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.

Разновидности клапанов предохранительного типа

Существуют разные типы предохранительных клапанов, которые классифицируются по наличию определенных признаков.

По принципу действия выделяют два типа сбросных клапанов:

  • Клапаны прямого действия срабатывают непосредственно под воздействием рабочей среды.
  • Клапаны сбросные обратного действия реагируют на силу постороннего источника давления или открываются под воздействием электричества.

По типу подъема замыкающего органа сбросные предохранительные клапаны подразделяют на:

  • Устройства пропорционального действия, которые чаще используются для несжимаемой среды, хотя конструкция предусматривает возможность применения для сжимаемых сред. Клапаны открываются пропорционально росту давления в системе, с подъемом затвора клапан сбрасывает рабочую среду равномерно.
  • Устройства двухпозиционного действия моментально открываются на полный ход, когда достигается предельное давление клапана. Применяются для сжимаемых сред (пар, воздух, газы).

В зависимости от высоты подъема замыкающего органа:

  • Малоподъемные клапаны, высота подъема в которых составляет около 0,05 диаметра седла, характеризуются минимальной пропускной способностью, поэтому не подходят для мощных промышленных систем. Устройства обычно имеют пропорциональный механизм действия и отличаются простотой конструкции.
  • В полноподъемных клапанах, которые, как правило, функционируют на основании двухпозиционного механизма, высота подъема устройства равняется или превышает диаметр седла. Клапаны имеют высокую пропускную способность и характеризуются более сложной конструкцией, нежели малоподъемные устройства, поэтому их стоимость выше

По типу оказываемой нагрузки на золотник клапаны сбросные подразделяют на:

  • Рычажно-грузовые или грузовые клапаны – устройства, в которых давлению противодействует усилие, создаваемое рычажно-грузовым механизмом. В зависимости от массы груза и длины рычага определяется давление срабатывания и диапазон давлений.
  • В пружинных клапанах внутрисистемному давлению противодействует предохранительный пружинный механизм. Сила сжатия стальной пружины определяет давление, при котором срабатывает пружинный механизм. Диапазоны настройки пружинного клапана зависят от упругости пружины. Невысокая цена, простота и надежность конструкции делают пружинные клапаны оптимальным вариантом для различных инженерных систем и маломощных промышленных установок.

Классификация предохранительных клапанов

По принципу действия

  • клапаны прямого действия — обычно именно эти устройства имеют в виду, когда используют словосочетание предохранительный клапан, они открываются непосредственно под действием давления рабочей среды;
  • клапаны непрямого действия — клапаны с управлением путём использования постороннего источника давления или электроэнергии, общепринятое название таких устройств импульсные предохранительные устройства;

По характеру подъёма замыкающего органа

  • клапаны пропорционального действия (используются на несжимаемых средах)
  • клапаны двухпозиционного действия

По высоте подъёма замыкающего органа

  • малоподъёмные
  • среднеподъёмные
  • полноподъёмные

По виду нагрузки на золотник

  • грузовые или рычажно-грузовые
  • пружинные
  • рычажно-пружинные
  • магнито-пружинные

Технические требования к предохранительным клапанам

Главным и наиболее ответственным требованием, предъявляемым к предохранительным клапанам, является высокая надёжность, включающая в себя:

  • безотказное и своевременное открытие клапана при заданном превышении рабочего давления в системе;
  • обеспечение клапаном в открытом положении требуемой пропускной способности;
  • осуществление своевременной обратной посадки (закрытия) с требуемой степенью герметичности при заданной величине падения давления в системе после аварийного срабатывания и сохранения установленной степени герметичности при последующем возрастании давления до величины рабочего;
  • обеспечение стабильности работы, то есть сохранение в течение всего срока эксплуатации и заданного числа циклов срабатывания параметров настройки и требуемой степени герметичности запорного органа при рабочем давлении.

Предохранительные клапаны подлежат периодической проверке в специализированной организации или испытанию в действии. Все клапаны должны быть испытаны на прочность, плотность, а также герметичность сальниковых соединений и уплотнительных поверхностей

Различия в конструкциях

Устройство различных предохранительных клапанов может различаться. Так, большая часть арматуры выпускается с одним седлом. Можно встретить и конструкции, в которых два седла (и два штока с пружинами) установлены рядом.

По отношению высоты подъема запорного элемента к его диаметру различают:

  • малого подъема: до 1/20;
  • среднего подъема: до 1/4;
  • полного подъема: свыше 1/4.

Чем выше степень подъема, тем быстрее срабатывает устройство. Малоподъемные модели применяются для жидкостей, там, где не требуется сбрасывать большие объемы для снижения давления до нормального. В них высота подъема пропорциональна напору среды. Полноподъемные называют также двухпозиционными. Они имеют два положения: «Открыто» и «Закрыто» и предназначены для:

  • жидкостных систем высокого давления;
  • газов.

Клапан двухпозиционный фланцевый

Такая конструкция позволяет быстро сбросить значительный объем газа или жидкости и применяется в особо ответственных установках и технологических комплексах.

Пружинные клапаны

Наиболее распространены в бытовых системах- водонагревательных, водопроводных, отопительных. Золотник прижимается к седлу силой сжатой пружины. Изменяя степень предварительного сжатия пружины регулировочным винтом, можно настраивать ее на разные предельные значения. Многие модели снабжаются рычагом принудительного ручного открытия затвора для того, чтобы время от времени проверять работоспособность. Для устройств, работающих в опасных и вредных для здоровья средах, ручная контрольная продувка не предусматривается. Пружины, седла и камера устройств, работающих в агрессивных жидкостях и газах, покрывается специальными антикоррозийными покрытиями.

Пружинный клапан

Шток, проходящий через корпус, уплотняется двойным сальником из особо стойких материалов (специальные сорта резины, фторопласт), исключающим в нормальных условиях проникновение агрессивных веществ в помещение.

Рычажно-грузовые клапаны

Такие конструкции для противодействия силе напора используют силу земного притяжения. Они могут монтироваться только в строго определенном производителем положении относительно горизонта и не допущены к применению на транспортных средствах и других подвижных объектах. Вес груза передается через рычаг штоку золотника, уравновешивая его до тех пор, пока давление в трубопроводе ниже порогового.

При больших значениях напора заметно увеличиваются габариты рычагов и грузов. Кроме того, они могут входить в резонанс и создавать высокие уровни вибрации.

Чтобы избавиться от этих эффектов, и применяют двухседельные клапаны, каждый из которых невелик по габаритам и весу. Регулировка таких устройств проводится добавлением или удалением части груза, размещенного на рычаге. Они отличаются стабильностью параметров работы и отсутствием эффекта старения пружин, снижающих их упругость.

Магнито-пружинные клапаны

Современные конструкции относятся к изделиям непрямого действия. Запорный элемент приводится в действие соленоидом. В нормальном положении электромагнит прижимает его к седлу, а по достижении предельного напора автоматика управления отключает напряжение на катушке индуктивности. Давление среды отжимает золотник и затвор открывается.

В другой конструкции прижатие осуществляется мощной пружиной, а по достижении порогового значения напора управляющая команда включает соленоид, и он поднимает клапан.

Существует исполнение, в котором соленоид и прижимает золотник, и отжимает его под действием противоположно приложенного напряжения. В случае отключения питания устройство продолжает работать как обычное пружинное.

Главное преимущество магнитных устройств — для задания порогового значения нет необходимости в физическом доступе к арматуре. Порог можно изменить в настройках программы управления в зависимости от текущей ситуации или особенности данной стадии технологического процесса.

Такие конструкции стоят существенно дороже своих механических аналогов, но многократно окупают себя в сложных промышленных установках с большим чистом параметров и влияющих друг на друга элементов.

Клапан предохранительный – все о типах, принципе работы и устройстве

Обязательным элементом каждой гидросистемы, функционирующей под высоким давлением, считается предохранительный клапан. Устройство специально предназначено для защиты систем от чрезмерного превышения давления, ограничивая его предельную границу. При приближении к опасной отметке сбросной клапан срабатывает, осуществляя сброс рабочей среды до момента нормализации внутрисистемного давления.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Adblock
detector