Клапан предохранительный пружинный. Клапаны предохранительные

Обратный клапан – элемент трубопроводной системы, предусматривающий движение рабочей среды только в одном направлении. Его использование обязательно для автономных насосных станций и другого оборудования, которое может выйти из строя при движении потока жидкости в обратном направлении.

Обратный клапан пружинный – одна из разновидностей запорных элементов. Он относится к категории арматуры прямого действия и срабатывает автоматически от энергии рабочей среды, что предупреждает выход оборудования из строя при отключении электроснабжения и других неисправностях.

Конструктивные особенности

Пружинный клапан конструктивно состоит из трех элементов:

1. Корпус, выполненный обычно из латуни и оборудованный элементами для крепления к трубопроводу (муфта, резьба). Изготавливается корпус также из стали, чугуна и полипропилена. Выбор материала определяется параметрами рабочей среды, диаметром трубопровода.
2. Рабочий элемент, представляющий подвижный золотник, включает две тарелки со специальной герметичной прокладкой между ними и шток.
3. Исполнительный орган, представляющий пружину, расположенную между тарелками рабочего элемента и седлом. Обеспечивает автоматическое перекрытие тока жидкости при снижении давления или изменении его направления. От жесткости пружины зависит минимальное давление рабочей среды, при котором клапан автоматически открывается.

Преимущества обратных клапанов пружинных:

• возможность монтажа в любом положении;
• простота конструкции;
• универсальность.

Вместе с этим клапан чувствителен к загрязнениям в воде, которые ведут к износу герметизирующих тарелок, поэтому желательно перед ним устанавливать фильтр. Также рекомендуется монтировать клапан в легкодоступных местах для упрощения его технического обслуживания и замены.

Желательно устанавливать клапан в вертикальном положении таким образом, чтобы блокирующее усилие пружины совпадало с действием силы тяжести. Для правильного монтажа необходимо ориентироваться на стрелку, нанесенную на корпус клапана, которая показывает пропускаемое направление тока рабочей среды.

Сфера применения

Обратные клапаны пружинные широко используют в системах автономного водоснабжения, внутридомовых сетях многоквартирных зданий. Они устанавливаются на всасывающих линиях насосов, перед емкостными водонагревателями, бойлерами, счетчиками воды и другим оборудованием.

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.

Основные типы клапанов и их предназначение

Все предохранительные изделия могут отличаться между собой по целому ряду параметров, в зависимости от конструкционных особенностей, а именно:

1. По типу замыкающего клапана:
   • пропорциональный;
   • двухпозиционный.
2. По высоте подъема замыкающего органа:
   • малоподъемные;
   • среднеподъемные;
   • полноподъемные.
3. В зависимости от типа нагрузки на золотник:
   • пружинные;
   • рычажные;
   • рычажно-пружинные;
   • магнитно-пружинные.

Также предохранительные клапаны могут отличаться по характеру работы и представлять собой устройства прямого или непрямого действия. Первые считаются классическими предохранительными механизмами, а вторые относятся к классу импульсных приборов. Наиболее часто используемая в промышленности модификация – это угловой предохранительный дроссель пружинного типа.

Высокое давление (вернее его избыток) может возникать в системе по разным причинам, вызванным физическими внутренними процессами или же другими внешними факторами, такими, например, как:

Клапаны предохранительные - вид трубопроводной арматуры, предназначенный для защиты системы отопления от избыточного давления. Предохранительный клапан является арматурой прямого действия, т.е. арматурой, работающей под управлением непосредственно самой рабочей среды (так же как и регуляторы давления прямого действия).

Классификация предохранительных клапанов:

По характеру подъёма замыкающего органа:

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

По высоте подъёма замыкающего органа:

• малоподъёмные (высота подъема запирающего элемента (золотника, тарелки) не превышает 1/20 диаметра седла);
• среднеподъёмные (высота подъема тарелки от 1/20 до ¼ диаметра седла);
• полноподъёмные (высота подъема составляет 1/4 диаметра седла и более);

По виду нагрузки на золотник:

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

В малоподъемных и среднеподъемных клапанах подъем золотника над седлом зависит от давления среды, поэтому их ещё называют клапанами пропорционального действия . Такие клапаны в основном используют, для жидкостей, когда не требуется большая пропускная способность. В полноподъемных клапанах открытие происходит одномоментно, поэтому их называют также клапанами двухпозиционного действия . Такие клапаны высокопроизводительны и применяются как на жидких, так и на газообразных средах.

Рычажные (рычажно-грузовые) предохранительные клапаны, принцип работы:

Принцип работы рычажно-грузового предохранительного клапана состоит в противодействии усилию на золотник от давления рабочей среды - силы от груза, передаваемой через рычаг на шток клапана. Основой механизма данного типа клапанов является рычаг и подвешенный на него груз. Срабатывание устройства зависит от веса груза и его местонахождения на рычаге. Чем больше вес и чем дальше на рычаге он находиться, тем при более высоком давлении срабатывает клапан. Рычажные клапана настраиваются на давление открытия путем перемещением груза по рычагу (возможно изменение веса груза). Рычаги также используют для ручной продувки клапана. Рычажные клапана запрещено использовать на передвижных тепловых устройствах.

Внутреннее устройство рычажного предохранительного клапана:

1.Впускное отверстие; 2. Выпускное отверстие; 3. Седло клапана; 4. Золотник; 5. Груз; 6. Рычаг.

Для герметичного закрытия сёдел больших диаметров требуются тяжелые грузы на длинных рычагах, что может вызвать сильную вибрацию устройства. В этих обстоятельствах используют клапана, внутри которых сечение сброса среды образовано двумя сёдлами, которые перекрываются двумя золотниками при помощи двух рычагов с грузами (см. например: , ). Использование указанных двухрычажных клапанов с двумя затворами, что позволяет уменьшить массы груза и длины рычагов, обеспечивая нормальную работу системы.

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. В качестве груза зачастую используются фланцы.

Особенности рычажно-грузовых клапанов:

Рычажные клапаны – трубопроводная арматура, которая была разработана еще до 40-го года прошлого века. Это морально устаревший клапан, приобретаемый только для поддержания в рабочем состоянии котельных пунктов и подобных объектов времен советского коммунального хозяйства.

Особенностью клапана является необходимость притирки рабочих поверхностей (золотника и седла - запрессованного бронзового уплотнительного кольца) непосредственно на месте установки клапана. Под притиркой понимается обработка бронзового седла абразивными материалами для достижения более плотного контакта золотника и седла. Золотник в корпусе клапана не закреплен и при транспортировке и погрузках его рабочие поверхности легко повреждаются. Клапан без притирки не будет герметичен.

Преимущества рычажных предохранительных клапанов:

• Простота конструкции;
• Ремонтопригодность;
• Ручная настройка срабатывания клапана;

Недостатки рычажных предохранительных клапанов:

• Необходимость осуществлять притирку рабочих поверхностей;
• Малый ресурс работы клапана;
• Громоздкая конструкция;

Пружинные предохранительные клапаны, принцип работы:

Принцип работы пружинного предохранительного клапана состоит в противодействии силы пружины - усилию на золотник от давления рабочей среды (теплоносителя). Теплоноситель оказывает давление на пружину, которая сжимается. При превышении давления настройки золотник поднимается, и теплоноситель сбрасывается через отводящий патрубок. После того, как давление в системе снизилось до настроечного, клапан закрывается, и спуск теплоносителя прекращается.

Внутреннее устройство пружинного предохранительного клапана:

1 - корпус; 2 - сопла; 3 - нижняя регулировочная втулка; 4, 5 - стопорный винт; 6, 19, 25, 29 - прокладка; 7- верхняя регулировочная втулка;8 - подушка; 9 - золотник; 10 - направляющая втулка; 11 - специальная гайка; 12 - перегородка; 13 - крышка; 14 - шток; 15 - пружина; 16 - опорная шайба; 17 - регулировочный винт; 18 - контргайка; 20 - колпак; 21 - кулачок; 22 - направляющая втулка; 23 - гайка; 24 - заглушка; 25 - кулачковый вал; 27 - шпонка; 28 - рычаг; 30 - шарик.

Давление срабатывания пружинного предохранительного клапана устанавливается с помощью комплектации клапана различными пружинами. Многие клапаны изготавливаются со специальным механизмом (рычагом, грибком и др.) ручного подрыва для контрольной продувки клапана. Это делается с целью проверки работоспособности клапана, так как во время эксплуатации могут возникнуть различные проблемы, например прикипание, примерзание золотника к седлу. Однако на производствах с использованием агрессивных и токсичных сред, высоких температур и давлений, контрольная продувка может быть очень опасной. Поэтому для пружинных клапанов, используемых на таких производствах, возможность ручной продувки не предусматривается и даже запрещается.

При работе с агрессивными химическими средами пружину изолируют от рабочей среды при помощи уплотнения по штоку сальниковым устройством, сильфоном или эластичной мембраной. Сильфонное уплотнение применяется также в тех случаях, когда утечка среды в атмосферу не допускается, например на АЭС. Максимальная температура рабочей среды для предохранительных пружинных клапанов до +450°C, давление до 100 бар.

Сбросной предохранительный клапан срабатывает раньше, чем достигается давление настройки. Полностью клапан открывается, когда давление превышает настроечное на 10-15% (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.

Если система отопления функционирует стабильно, без сбоев и превышения давления, сбросной предохранительный клапан остается без «работы» в течение длительного периода времени и может засоряться. Поэтому рекомендуется периодически его прочищать.

Достоинства пружинных клапанов:

• простая конструкция оборудования;
• малые размеры и вес при больших проходных сечениях;
• возможность установки как в вертикальном, так и в горизонтальном положениях;
• возможность получения высокой пропускной способности.

Недостатки пружинных клапанов:

• резкое возрастание усилия пружины при ее сжатии в процессе подъема золотника;
• возможность получения гидравлического удара при закрытии клапана;

Магнито-пружинные предохранительные клапаны, принцип работы:

В магнитно-пружинных предохранительных клапанах используется электромагнитный привод. Электромагнит обеспечивает дополнительное прижатие золотника к седлу. При достижении давления срабатывания электромагнит отключается и давлению противодействует только пружина, а клапан начинает работать как обычный пружинный. Также электромагнит может создавать усилие открытия, то есть противодействовать пружине и принудительно открывать клапан. Существуют клапаны, в которых электромагнитный привод осуществляет и дополнительное прижатие, и усилие открытия, в этом случае пружина служит для подстраховки на случай прекращения электропитания. Магнитно-пружинные клапаны обычно применяются в сложных импульсных предохранительных устройствах в качестве управляющих или импульсных клапанов.

Для сброса избыточного давления в атмосферу применяются клапаны предохранительные пружинные, которые представляют собой специальную трубопроводную арматуру, обеспечивающую надежную защиту трубопровода от возникновения неполадок и механических повреждений. Устройство отвечает за автоматический сброс избытка жидкостей, пара и газа из сосудов и систем до того момента, пока давление не будет нормализовано.

Предназначение пружинного клапана

Опасное превышения давления в системе возникает в результате внешних и внутренних факторов. К повышению приводит как неправильный сбор тепломеханических схем, вызывающий сбои в функционировании оборудования, попадание тепла в систему от посторонних источников, так и внутрисистемные физические процессы, которые не предусматриваются стандартными условиями эксплуатации, периодически возникающими в системе.

Предохранительные изделия - обязательная часть любой бытовой или промышленной системы, работающей под давлением. Установка предохранительных механизмов осуществляется на трубопроводах в компрессорных станциях, на автоклавах, в котельных. Клапаны выполняют защитные функции на трубопроводах, по которым транспортируются не только газообразные, но и жидкие вещества.

Устройство и принцип работы пружинных клапанов

Клапан состоит из стального корпуса, нижний штуцер которого используется в качестве соединительного элемента между ним и трубопроводом. Если в системе повышается давление, сброс среды происходит через боковой штуцер. Отрегулированная в зависимости от давления в системе пружина обеспечивает прижимание золотника к седлу. Регулировка пружины происходит посредством специальной втулки, которая вкручена в верхнюю крышку, расположенную на корпусе устройства. Размещенный в верхней части колпак предназначен для защиты втулки от разрушения в результате механических воздействий. Наличие специального ушка для пломбировки позволяет предохранить систему от постороннего вмешательства.

Для клапанов, в которых уравновешивающим механизмом выступает пружина, подбирается усилие рабочего органа. Если параметры подобраны правильно, при нормальном состоянии системы золотник, отвечающий за выпуск излишнего давления из трубопровода, должен быть прижат к седлу. Когда рабочие показатели увеличивается до критического уровня в зависимости от типа пружинного устройства золотник отходит вверх на определенную высоту.

Предохранительный пружинный клапан, обеспечивающий своевременный сброс давления, изготавливают из разных материалов:

• Углеродистая сталь. Подобные устройства подходят для систем, давление в которых пребывает в пределах 0,1-70 Мпа.
• Нержавеющая сталь. Клапаны из нержавеющей стали рассчитаны на системы, давление в которых не превышает 0,25-2,3 Мпа.

Классификация и характеристики пружинных клапанов

Клапан предохранительный пружинный выпускается в трех исполнениях:

• Малоподъемные устройства подходят для систем газопроводов и паропроводов, давление в которых не превышает 0,6 Мпа. Высота подъема такого клапана не достигает более 1/20 диаметра седла
• Среднеподъемные устройства , в которых высота подъема золотника составляет от 1/6 до 1/10 от диметра сопла.
• Полноподъемные устройства , в которых высота подъема клапана достигает до ¼ от диаметра седла.

Известна классификация клапанов исходя из способа их открывания:

• Обратный пружинный клапан. Для управления обратными пружинными клапанами привлекается непрямой посторонний источник давления. Обратные пружинные клапаны, которые называют импульсными предохранительными устройствами, могут работать посредством воздействия электроэнергии.
• Прямой клапан. В устройствах прямого типа рабочее давление среды оказывает непосредственное воздействие на золотник, который поднимается при повышении давления.

Выделяют клапаны открытого и закрытого типа . В случае использования устройства прямого типа при открывании клапана среда сбрасывается прямо в атмосферу. Клапаны закрытого типа остаются полностью герметичными по отношению к окружающей среде, сбрасывая давление в специальный трубопровод.

Преимущества

Выделяют различные виды оборудования, обеспечивающего сброс избыточного давления из системы, но клапаны предохранительные пружинные пользуются популярностью благодаря наличию важных преимуществ:

• Простота и надежность конструкции.
• Легкость осуществления настройки рабочих параметров и удобство монтажа.
• Разнообразие размеров, типов и конструктивных исполнений.
• Установка предохранительного изделия возможна как в горизонтальном, так и в вертикальном положении.
• Относительно небольшие габаритные размеры.
• Большое проходное сечение.

К минусам предохранительных клапанов относят наличие ограничений в высоте подъема золотника, повышенные требования к качеству изготовления пружины для предохранительных клапанов, которая может выйти из строя при работе в условиях агрессивной среды или постоянном воздействии высоких температур.

Как выбрать пружинный клапан?

При выборе предохранителя стоит основываться на нескольких важных принципах, от учета которых зависит бесперебойная работа системы и возможность выполнения предохранителем необходимых функций:

• Предохранительные пружинные клапаны обладают наименьшими габаритами по сравнению с другими типами клапанов предохранительных сбросных, поэтому их следует выбирать в тех случаях, когда свободного пространства недостаточно.
• Особенности применения клапанов связаны с наличием повышенных вибраций, которые отрицательно влияют на эксплуатационные характеристики устройства и могут быстро привести его в негодность. Например, устройства рычажно-грузового типа более подвержены поломкам из-за воздействия вибраций в силу наличия в конструкции длинного рычага с весом и шарниров. Поэтому для систем, в которых наблюдаются значительные вибрационные воздействия, стоит выбирать предохранительный пружинный клапан.
• В зависимости от особенностей конструкции прибора, пружина со временем может изменять усилие давления. Это связано с тем, что постоянный подъем золотника вызывает изменения в структуре металла.

Нюансы монтажа

Предохранительный клапан пружинного типа устанавливают в любой точке системы, которая подвергается повышенному давлению и находится под угрозой получить механические повреждения. Устройство не требует наличия большого свободного пространства, что является значительным преимуществом по сравнению с другими типами предохранительных устройств.

С целью избежания неполадок в работе перед предохранительным клапаном не следует устанавливать любую запорную арматуру. Для сброса газообразной среды устанавливаются специальные устройства или же сброс происходит непосредственно в атмосферу. Для оповещения персонала вместе с пружинными клапанами монтируют специальный свисток, который размещают на сбросном патрубке. При срабатывании клапана будет поступать сигнал свистка, означающий, что в системе повысилось давление и клапан открылся для сброса среды.

Возможные причины поломок предохранительного клапана

Клапаны предохранительные – это прочные и надежные устройства, обеспечивающие постоянную защиту систем от превышения давления. Прямой или обратный пружинный клапан выходят из строя по нескольким причинам:

• Наличие повышенных вибраций;
• Постоянное воздействие агрессивной среды на предохранительный дроссель.
• Неправильная установка предохранительного пружинного дросселя или клапана.

С целью избегания аварий и неисправностей в функционировании систем предохранительные клапаны проходят периодические проверки на наличие неполадок. Клапаны тестируют на прочность и плотность перед введением в эксплуатацию. Также периодические проверки проводятся с целью определения герметичности уплотнительных поверхностей и сальниковых соединений.

При правильном выборе предохранительных устройств с учетом параметров системы, проведении периодических проверок и своевременном устранении неисправностей предохранительные пружинные клапаны обеспечат надежное функционирование системы и безотказную защиту от превышения давления на протяжении длительного времени.