Из чего состоит предохранительного клапана (3 видео)

Любая система, работающая под давлением, нуждается в защите от перегрузок по давлению, возникающих в нештатных или аварийных ситуациях. Для этого применяются предохранительные клапаны. Они различаются по конструкции и характеристикам, для каждой установки — газовой или жидкостной — можно подобрать подходящую предохранительную арматуру.

Содержание

Назначение
Принцип действия клапанов
Классификация предохранительных клапанов
Различия в конструкциях
Пружинные клапаны
Рычажно-грузовые клапаны
Магнито-пружинные клапаны
Технические требования к предохранительным клапанам
Правила и стандарты
Выбор аварийной арматуры
Предохранительный клапан СППК: типы и сфера применения
Предохранительный клапан СППК: типы и сфера применения
Назначение предохранительных клапанов
Принцип работы
Особенности и различия в конструкции
Пружинные клапаны
Рычажно-грузовые клапаны
Магнито -пружинные клапаны
🔍 Видео

Видео:Пружинные предохранительные клапаныСкачать

Назначение

Основное назначение предохранительного клапана – защита системы от повышенного давления, которое может привести к ее повреждению или даже разрушению. Клапан сбрасывает излишки рабочей среды при превышении предельного значения ее напора. Сброс происходит в дренажную систему или в атмосферу. После того, как давление в системе упадет до нормального, предохранительный клапан закрывается и сброс прекращается.

Видео:Как работают предохранительные клапаны прямого и непрямого действия?Скачать

Принцип действия клапанов

Принцип работы любого предохранительного клапана чрезвычайно прост. Запирающий элемент прижимается к седлу пружиной. По мере роста давления оно начинает превозмогать силу сжатия пружины, сжимая ее и отодвигая запорный элемент от седла. В открытый просвет устремляются излишки жидкости или газа. По мере выхода напор снижается, пружина отжимает запорный элемент обратно к седлу.

Устройство закрывается и готово к следующему рабочему циклу. Сила сжатия пружины, а, следовательно, порог срабатывания регулируется винтом.

Видео:Предохранительный клапан. Устройство и принцип работыСкачать

Классификация предохранительных клапанов

Специалисты классифицируют устройства по различным параметрам.

Прямого. Это классический механический предохранительный клапан.
Непрямого. Используется датчик давления, автоматика управления, дистанционно управляемый вентиль. Датчик с вентилем могут быть разнесены по разным местам конструкции.

По способу открытия затвора:

пропорционального (для малосжимаемых рабочих сред);
двухступенчатые (для газов).

По способу нагружения золотника:

Существуют и другие типы аварийных предохранительных клапанов, применяемых в специальных промышленных установках.

Видео:Школа ТПА. Предохранительный клапан.Скачать

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.

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

Самые серьезные конструктивные различия наблюдаются в способах приложения нагружающей силы к запорному органу.

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.

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

Читайте также: Клапан приточного воздуха в пластиковых окнах

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.

Видео:Как работает предохранительный клапан для систем отопленияСкачать

Технические требования к предохранительным клапанам

Основное требование, предъявляемое к аварийной арматуре- это надежность и четкость срабатывания. Достигается это за счет:

Быстрое открытие при достижении порога срабатывания.
Достаточная пропускная способность при открытии.
Четкое закрытие при снижении напора до допустимого уровня.
Гарантия герметичности и отсутствие утечек при нормальном напоре до и после срабатывания.
Безотказность в течении паспортного срока эксплуатации и проектного числа срабатываний. Стабильность параметров упругих элементов и качества поверхностей золотника и седла.

Вся предохранительная арматура обязательно должна периодически испытываться на работоспособность, целостность и качество уплотнений. Для этого ее демонтируют и направляют в сертифицированную поверочную лабораторию или испытательный центр. Для предохранителей, работающих в сложных установках непрерывного цикла, допускается проверка на месте. Ее проводят методом испытания в действии.

Видео:Почему течет из предохранительного клапана водонагревателя. Как устроен как работает защитный клапанСкачать

Правила и стандарты

Применение предохранительной арматуры регулируется национальными и отраслевыми стандартами, правилами эксплуатации и техническими указаниями.

Для сосудов, работающих под давление, применяют следующие регламентирующие документы:

(ПБ 03-576-03). Правила безопасности для сосудов и установок давления.
«Boiler & Pressure Vessel Code» Американский стандарт.
ГОСТ 24570-81 Национальный стандарт по предохранительным клапанам.

Системы, защищаемые аварийной арматурой, в случае их нештатной работы или аварии, представляют собой значительную угрозу производственной и общественной безопасности. Поэтому их проектирование, комплектация, монтаж, эксплуатация курируются уполномоченными органами, следящими за соблюдением требований правил и стандартов на всех этапах жизненного цикла оборудования. В РФ это поручено Ростехнадзору.

Видео:Конструкция предохранительного клапанаСкачать

Выбор аварийной арматуры

При проектировании системы водоснабжения, отопления или технологической установки необходимо четко определить предельные значения давления, допустимые для ее компонентов или участков сети. При этом учитываются такие параметры, как:

производительность бойлера или главного насоса;
объем и рабочая температура рабочей среды;
особенности ее циркуляции.

Читайте также: Электромагнитный клапан для духовки газовой плиты candy

Исходя их этого, определяют тип, сечение, пропускную способность, пороговое значение срабатывания, скорость срабатывания и время возвращения в исходное состояние, а также количество и места монтажа предохранительной арматуры.

В бытовых отопительных системах чаще всего применяются пружинные клапаны. Для жидкостных сред вполне достаточно использовать устройства низкого или среднего подъема. Пропускная способность должна обеспечивать быстрый сброс напора до допустимых величин.

Конструкция корпуса определяется местом сброса излишнего количества рабочей среды. Если она будет сбрасывать непосредственно в окружающую среду- достаточно клапана открытого типа. Если сброс должен происходить в дренаж- потребуется корпус с выходным патрубком соответствующего типа присоединения. Чаще всего используют резьбовой или ниппельное.

Ни в коем случае нельзя приобретать клапан с завышенным относительно расчетного порогом срабатывания. Такое устройство не откроется в нужный момент. Это может привести к повреждению оборудования или даже к полной аварии системы.

Видео:Как происходит сборка и испытание предохранительного клапана? САЗ Авангард. Часть VIIСкачать

Предохранительный клапан СППК: типы и сфера применения

Возникновение внештатных ситуаций в системах, работающих под давлением, имеет высокую вероятность возникновения, следовательно, такие системы нуждаются в защите от чрезмерных перегрузок в давлении. Действенным решением является использование предохранительных клапанов. Конструкции и общие характеристики элементов могут разниться в зависимости типа установки (жидкостная или газовая). Вследствие этого, нужно подобрать соответствующую арматуру.

Видео:Конструкция предохранительного клапана (в стереоформате анаглиф)Скачать

Назначение предохранительных клапанов

Предохранительный клапан служит для обеспечения защиты системы от чрезмерного, повышенного давления и предотвращения разрушений или повреждений системы. При превышении предельного уровня напора, клапан сбрасывает излишки за пределами значения рабочей среды. После того, как давление нормализуется, клапан закрывается, а осуществление сброса прекращается.

Принцип работы

Запирающий элемент, под воздействием пружины, прижимается к седлу. Так, как давление растёт, оно превозмогает общую силу сжатия этой пружины. Запорный элемент отодвигается от седла посредством сжимания. В освободившееся пространство устремляются все излишки газа или жидкости. В момент освобождения от излишков, напор начинает снижаться, а запорный элемент отжимается в обратную сторону под воздействием пружины.

После закрытия устройства, оно готово для следующего цикла. Порог сжатия и сила сжатия регулируется специальным винтом.

Предохранительные клапаны и их классификация

Классификация устройства осуществляется по ряду параметров.

По основам принципа действия:

Прямой принцип действия – механический, классический клапан;
Непрямого принципа действия — здесь используются: дистанционно-управляемый вентиль, автоматика управления и датчик давления Вентиль и датчик могут находиться в противоположных местах конструкции;

По методу открытия затвора:

Двухступенчатые (для газов);
Пропорционального (в молосжиаемых рабочих средах);

По тому способу, как нагружен золотник:

Магнитно-пружинные;
Пружинные;
Рычажно-грузовые;

Также, в наличии имеется множество других типов аварийных предохранительных устройств.

Особенности и различия в конструкции

Большинство клапанов выпускаются только с одним седлом, хотя некоторые элементы могут иметь два седла или два штока с наличием пружин.

Различия могут быть обнаружены в высоте подъёма в запорном элементе по отношению к диаметру:

Полный подъём – свыше 1/4;
Малый подъём – свыше 1/4;
Средний подъём – до 1/20;

Устройство сработает намного быстрее, если степень подъёма будет выше. Малоподъёмные клапаны используются в местах, где нет необходимости в сбросах больших объёмов жидкости. Там высота подъёма будет аналогична объёму среды. Полноподъёмный элемент имеет два положения «Закрыто» и «Открыто» и они называются двухпозиционные. Такие устройства предназначены:

Газов;
Жидкостных систем с высоким давлением;

Читайте также: Трехходовые клапаны для фанкойлов с электроприводом

Данные конструкции применяются на особых и ответственных участках.

Пружинные клапаны

Пружинный клапан распространён в системах отопления, нагрева воды и водопроводных системах. Золотник прижимается непосредственно к седлу сжатой пружины. Посредством винта, пружина может быть настроена на разные, предельные значения. Некоторые устройства снабжены рычагом принудительного затвора, для его быстрого открытия в случае внештатных ситуаций и проверки работоспособности. Это исключено на вредных производствах. Элементы клапана покрываются специальным антикоррозийным покрытием.

Шток, который проходит через корпус, уплотняется посредством двойного сальника и предотвращает проникновение вредных веществ.

Рычажно-грузовые клапаны

Такие элементы могут монтироваться в исключительно отведённом положении относительно горизонта. Такое положение строго регламентировано производителем. Они не предназначены для установки и работы на движимых объектах. Основой принципа их работы является использование земного притяжения для противодействия силе напора.

Такой рычаг может входить в резонанс и создавать вибрации. Общие габариты грузов и рычагов могут увеличиться, если значение напора будет высоким. Двухседельный клапан поможет избавиться от вибрации. В них отсутствует старение пружин, а параметры работы крайне стабильны.

Магнито -пружинные клапаны

Это изделия непрямого действия. Солиноид приводится в действие запорным элементом. Магнит прижимает соленоид седлу, а при достижении предельного уровня напора автоматика сама отключает напряжение. Затвор открывается посредством давления среды и отжимания золотника. В другой разновидности конструкции отжимание происходи посредством пружины и включением соленоида, когда предельное значение достигнуто. Есть и другие виды этого клапана.

Преимущество изделия заключается в том, что в нём отсутствует задание порогового значения посредством доступа к арматуре. В управлении изменяются настройки программы в зависимости от стадии технологического процесса. Такие устройства стоят дороже аналогов, но окупают себя при использовании на производстве.

Технические требования

Требование к устройству основывается на чёткости в срабатывании и надёжности в использовании. Это может быть достигнуто посредством:

Гарантия герметичности;
Быстрое открытие;
Чёткое закрытие;
Высокая пропускная способность;
Безотказность в работе;

Предохранительный клапан прямого действия АО ОЗНО

Арматура регулярно испытывается на целостность, работоспособность, а также проверяется качество уплотнений. Поверка осуществляется в испытательном центре или специализированной лаборатории. Проверка на месте может быть произведена в отношении элементов работающих в сложных условиях и комплексных установках. Здесь производится метод испытания в действии.

Стандарты и правила

Арматура применяется на основе правил эксплуатации, отраслевыми стандартами и правилами в эксплуатации.

В местах, где сосуды осуществляют работу под давлением, применяются документы:

Гост 24570-81 Национальный стандарт в отношении предохранительных клапанов;
ПБ 53-576-03;
« Boiler & Pressure Vessel Code »;

Выбор арматуры

При выборе элемента необходимо определить основные предельные значения в давлении. Следует учитывать такие параметры:

Особенность циркуляции:
Производительность насоса или бойлера;
Рабочая температура и объём рабочей среды;

На основе этих параметров, специалисты делают выбор, какой именно клапан следует установить. Берутся во внимание технические характеристики элемента. Так, пружинный клапан идеально подойдёт для отопительной системы. Изделия среднего и низкого подъёма идеально подойдут для жидкостных сред. Пропускная способность должна давать возможность сброса напора до желаемых величин. Для сброса излишков в окружающую среду подойдут клапаны открытого типа, а если используется дренаж, то нипельного или резьбового.

Строго запрещено покупать элемент с завышенным порогом срабатывания. Такое устройство может привести к поломке всей системы, так как существует риск, что оно не откроется в нужный момент.