Принцип работы клапан предохранительный – Клапан предохранительный. Принцип действия, назначение, классификация и конструкции.. Статьи компании «ООО «УралПневмоИнжиниринг»»

Предохранительный клапан — Википедия

Предохранительный клапан в дежурстве.

Предохранительный клапан — трубопроводная арматура, предназначенная для защиты от механического разрушения оборудования и трубопроводов избыточным давлением путём автоматического выпуска избытка жидкой, паро- и газообразной среды из систем и сосудов с давлением сверх установленного. Клапан также должен обеспечивать прекращение сброса среды при восстановлении рабочего давления. Предохранительный клапан является арматурой прямого действия, работающей непосредственно от рабочей среды, наряду с большинством конструкций защитной арматуры и регуляторами давления прямого действия.

Опасное избыточное давление может возникнуть в системе как в результате сторонних факторов (неправильная работа оборудования, передача тепла от сторонних источников, неправильно собранная тепломеханическая схема и т. д.), так и в результате внутренних физических процессов, обусловленных неким исходным событием, не предусмотренным нормальной эксплуатацией.

ПК устанавливаются везде, где может это произойти, то есть практически на любом оборудовании, но в особенности они важны в сфере эксплуатации промышленных и бытовых сосудов, работающих под давлением.

Существуют и другие виды предохранительной арматуры, но клапаны используются наиболее широко вследствие простоты своей конструкции, лёгкости настройки, разнообразия видов, размеров и конструктивных исполнений^[1][2][3].

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

[2].

Классификация предохранительных клапанов[править | править код]

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

Двухсёдельная конструкция.

Предохранительные клапаны как правило имеют угловой корпус, но могут иметь и проходной, независимо от этого клапаны устанавливаются вертикально так, чтобы при закрывании шток опускался вниз.

Большинство предохранительных клапанов изготавливаются с одним седлом в корпусе, но встречаются конструкции и с двумя сёдлами, установленными параллельно^[4].

Малоподъемными называются предохранительные клапаны, у которых высота подъема запирающего элемента (золотника, тарелки) не превышает 1/20 диаметра седла, полноподъемными — клапаны, у которых высота подъема составляет 1/4 диаметра седла и более^[3]. Существуют также клапаны с высотой подъема тарелки от 1/20 до 1/4, их обычно называют среднеподъемными. В малоподъемных и среднеподъемных клапанах подъем золотника над седлом зависит от давления среды, поэтому условно их называют клапанами

пропорционального действия, хотя подъем не пропорционален давлению рабочей среды. Такие клапаны используются, как правило, для жидкостей, когда не требуется большая пропускная способность. В полноподъемных клапанах открытие происходит сразу на полный ход тарелки, поэтому их называют клапанами двухпозиционного действия. Такие клапаны высокопроизводительны и применяются как на жидких, так и на газообразных средах^[4][5].

Наибольшие различия в конструкциях предохранительных клапанов заключаются в видах нагрузки на золотник.

Пружинные клапаны[править | править код]

Хорошо видны рычаг и пружина.

В них давлению среды на золотник противодействует сила сжатия пружины. Один и тот же пружинный клапан может быть использован для различных пределов настройки давления срабатывания путём комплектации 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, прилипание золотника к седлу. Однако в некоторых производствах в условиях агрессивных и токсичных сред, высоких температур и давлений, контрольная продувка может быть очень опасной, поэтому для таких клапанов возможность ручной продувки не предусматривается и даже запрещается

[6].

Чаще всего пружины подвергаются воздействию рабочей среды, которая сбрасывается из трубопровода или ёмкости при срабатывании, для защиты от слабоагрессивных сред применяют специальные покрытия пружин. Уплотнение по штоку в таких клапанах отсутствует. В случаях же работы с агрессивными средами в химических и некоторых других установках 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

[5]^[7].

Рычажно-грузовые клапаны[править | править код]

Конструкция рычажного-грузового клапана.

В таких клапанах усилию на золотник от давления рабочей среды противодействует сила от груза, передаваемая через рычаг на шток клапана. Настройка таких клапанов на давление открытия производится фиксацией груза определённой массы на плече рычага. Рычаги также используют для ручной продувки клапана. Такие устройства запрещено использовать на передвижных сосудах^[8].

Для герметизации сёдел больших диаметров требуются значительные массы грузов на длинных рычагах, что может вызвать сильную вибрацию устройства, в этих случаях применяются корпуса, внутри которых сечение сброса среды образовано двумя параллельно расположенными сёдлами, которые перекрываются двумя золотниками при помощи двух рычагов с грузами. Таким образом, в одном корпусе монтируются два параллельно работающих затвора, что позволяет уменьшить массы груза и длины рычагов, обеспечивая нормальную работу клапана

[5].

Магнито-пружинные клапаны[править | править код]

В этих устройствах используется электромагнитный привод, то есть они не являются арматурой прямого действия. Электромагниты в них могут обеспечивать дополнительное прижатие золотника к седлу, в этом случае при достижении давления срабатывания по сигналу от датчиков электромагнит отключается и давлению противодействует лишь пружина, 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, при обесточении такие устройства начинают работать как пружинные клапаны прямого действия.

Магнито-пружинные клапаны применяются чаще всего в сложных импульсных предохранительных устройствах в качестве управляющих или импульсных клапанов^[6][7].

Технические требования к предохранительным клапанам[править | править код]

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^[2][8]

В связи с широчайшим распространением предохранительных клапанов стандарты и правила, применяемые к ним, находятся во всех документах, которые регулируют использование всего оборудования, защищаемого ими. Например «Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением (ПБ 03-576-03)» в России или «Boiler & Pressure Vessel Code» в США. Также существуют отраслевые документы, посвящённые исключительно предохранительным клапанам в применении к какому-либо оборудованию, например «Клапаны предохранительные паровых и водогрейных котлов. Технические требования (ГОСТ 24570-81)»

В связи с особой ответственностью предохранительных клапанов в обеспечении безопасности систем, которые ими обслуживаются, надзор за их использованием и утверждение правил и стандартов производят организации, специально уполномоченные государством, например в России это Ростехнадзор^[5][8].

1. ↑ Д. Ф. Гуревич. Трубопроводная арматура.Справочное пособие. — Москва: ЛКИ, 2008. — С. 368. — ISBN 978 5 382 00409 9.
2. ↑ ^{1 2 3} Под общей редакцией С. И. Косых. Трубопроводная арматура с автоматическим управлением.Справочник. — Ленинград: Машиностроение, 1982.
3. ↑ ^{1 2} Арматура трубопроводная.Термины и определения (неопр.). ГОСТ Р 52720-2007. Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии. Дата обращения 10 июня 2010. Архивировано 2 марта 2012 года.
4. ↑ ^{1 2} А. И. Гошко. Арматура промышленная общего и специального назначения. Справочник. — Москва: Мелго, 2007.
5. ↑ ^{1 2 3 4} Р. Ф. Усватов—Усыскин. Поговорим об арматуре. — Москва: Vitex, 2005.
6. ↑ ^{1 2} Правила устройства и безопасной эксплуатации оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок (ПНАЭ Г-7-008-89)
7. ↑ ^{1 2} Технологические системы реакторного отделения. БАЭС: ЦПП, 2000.
8. ↑ ^{1 2 3} Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением (ПБ 03-576-03)

Клапан предохранительный. Принцип действия, назначение, классификация и конструкции.. Статьи компании «ООО «УралПневмоИнжиниринг»»

Предохранительный клапан — трубопроводная арматура, предназначенная для защиты от механического разрушения оборудования и трубопроводов избыточным давлением, путём автоматического выпуска избытка жидкой, паро- и газообразной среды из систем и сосудов

 

Предохранительный клапан в дежурстве.

Предохранительный клапан — трубопроводная арматура, предназначенная для защиты от механического разрушения оборудования и трубопроводов избыточным давлением, путём автоматического выпуска избытка жидкой, паро- и газообразной среды из систем и сосудов с давлением сверх установленного. Клапан также должен обеспечивать прекращение сброса среды при восстановлении рабочего давления. Предохранительный клапан является арматурой прямого действия, работающей непосредственно от рабочей среды, наряду с большинством конструкций защитной арматуры и регуляторами давления прямого действия.

Опасное избыточное давление может возникнуть в системе как в результате сторонних факторов (неправильная работа оборудования, передача тепла от сторонних источников, неправильно собранная тепломеханическая схема и т. д.), так и в результате внутренних физических процессов, обусловленных неким исходным событием, не предусмотренным нормальной эксплуатацией. ПК устанавливаются везде, где может это произойти, то есть практически на любом оборудовании, но в особенности они важны в сфере эксплуатации промышленных и бытовых сосудов, работающих под давлением.

Существуют и другие виды предохранительной арматуры, но клапаны используются наиболее широко вследствие простоты своей конструкции, лёгкости настройки, разнообразия видов, размеров и конструктивных исполнений

 

Содержание

• 1 Принцип действия
• 2 Классификация предохранительных клапанов
• 3 Различия в конструкциях
  • 3.1 Пружинные клапаны
  • 3.2 Рычажно-грузовые клапаны
  • 3.3 Магнито-пружинные клапаны
• 4 Технические требования к предохранительным клапанам
• 5 Правила и стандарты
• 6 Примечания

 

Принцип действия

На поясняющем рисунке  — 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

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

Различия в конструкциях

Двухсёдельная конструкция.

Предохранительные клапаны как правило имеют угловой корпус, но могут иметь и проходной, независимо от этого клапаны устанавливаются вертикально так, чтобы при закрывании шток опускался вниз.

Большинство предохранительных клапанов изготавливаются с одним седлом в корпусе, но встречаются конструкции и с двумя сёдлами, установленными параллельно

Малоподъемными называются предохранительные клапаны, у которых высота подъема запирающего элемента (золотника, тарелки) не превышает 1/20 диаметра седла, полноподъемными — клапаны, у которых высота подъема составляет 1/4 диаметра седла и более. Существуют также клапаны с высотой подъема тарелки от 1/20 до 1/4, их обычно называют среднеподъемными. В малоподъемных и среднеподъемных клапанах подъем золотника над седлом зависит от давления среды, поэтому условно их называют клапанами пропорционального действия, хотя подъем не пропорционален давлению рабочей среды. Такие клапаны используются, как правило, для жидкостей, когда не требуется большая пропускная способность. В полноподъемных клапанах открытие происходит сразу на полный ход тарелки, поэтому их называют клапанами двухпозиционного действия. Такие клапаны высокопроизводительны и применяются как на жидких, так и на газообразных средах.

Наибольшие различия в конструкциях предохранительных клапанов заключаются в видах нагрузки на золотник.

Пружинные клапаны

Хорошо видны рычаг и пружина.

В них давлению среды на золотник противодействует сила сжатия пружины. Один и тот же пружинный клапан может быть использован для различных пределов настройки давления срабатывания путём комплектации 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, прилипание золотника к седлу. Однако в некоторых производствах в условиях агрессивных и токсичных сред, высоких температур и давлений, контрольная продувка может быть очень опасной, поэтому для таких клапанов возможность ручной продувки не предусматривается и даже запрещается.

Чаще всего пружины подвергаются воздействию рабочей среды, которая сбрасывается из трубопровода или ёмкости при срабатывании, для защиты от слабоагрессивных сред применяют специальные покрытия пружин. Уплотнение по штоку в таких клапанах отсутствует. В случаях же работы с агрессивными средами в химических и некоторых других установках 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.

Рычажно-грузовые клапаны

Конструкция рычажного-грузового клапана.

В таких клапанах усилию на золотник от давления рабочей среды противодействует сила от груза, передаваемая через рычаг на шток клапана. Настройка таких клапанов на давление открытия производится фиксацией груза определённой массы на плече рычага. Рычаги также используют для ручной продувки клапана. Такие устройства запрещено использовать на передвижных сосудах.

Для герметизации сёдел больших диаметров требуются значительные массы грузов на длинных рычагах, что может вызвать сильную вибрацию устройства, в этих случаях применяются корпуса, внутри которых сечение сброса среды образовано двумя параллельно расположенными сёдлами, которые перекрываются двумя золотниками при помощи двух рычагов с грузами. Таким образом, в одном корпусе монтируются два параллельно работающих затвора, что позволяет уменьшить массы груза и длины рычагов, обеспечивая нормальную работу клапана.

Магнито-пружинные клапаны

В этих устройствах используется электромагнитный привод, то есть они не являются арматурой прямого действия. Электромагниты в них могут обеспечивать дополнительное прижатие золотника к седлу, в этом случае при достижении давления срабатывания по сигналу от датчиков электромагнит отключается и давлению противодействует лишь пружина, 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, при обесточении такие устройства начинают работать как пружинные клапаны прямого действия.

Магнито-пружинные клапаны применяются чаще всего в сложных импульсных предохранительных устройствах в качестве управляющих или импульсных клапанов.

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

Правила и стандарты

В связи с широчайшим распространением предохранительных клапанов стандарты и правила, применяемые к ним, находятся во всех документах, которые регулируют использование всего оборудования, защищаемого ими. Например «Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением (ПБ 03-576-03)» в России или «Boiler & Pressure Vessel Code» в США. Также существуют отраслевые документы, посвящённые исключительно предохранительным клапанам в применении к какому-либо оборудованию, например «Клапаны предохранительные паровых и водогрейных котлов. Технические требования (ГОСТ 24570-81)»

В связи с особой ответственностью предохранительных клапанов в обеспечении безопасности систем, которые ими обслуживаются, надзор за их использованием и утверждение правил и стандартов производят организации, специально уполномоченные государством, например в России это Ростехнадзор.

Примечания

1. ↑ Д. Ф. Гуревич. Трубопроводная арматура.Справочное пособие. — Москва: ЛКИ, 2008. — С. 368. — ISBN 978 5 382 00409 9
2. ↑ Перейти к:^1 2 3 Под общей редакцией С. И. Косых. Трубопроводная арматура с автоматическим управлением.Справочник. — Ленинград: Машиностроение, 1982.
3. ↑ Перейти к:^1 2 Арматура трубопроводная.Термины и определения. ГОСТ Р 52720-2007. Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии. Проверено 10 июня 2010. Архивировано из первоисточника 2 марта 2012.
4. ↑ Перейти к:^1 2 А. И. Гошко. Арматура промышленная общего и специального назначения. Справочник. — Москва: Мелго, 2007.
5. ↑ Перейти к:^1 2 3 4 Р. Ф. Усватов—Усыскин. Поговорим об арматуре. — Москва: Vitex, 2005.
6. ↑ Перейти к:^1 2 Правила устройства и безопасной эксплуатации оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок (ПНАЭ Г-7-008-89)
7. ↑ Перейти к:^1 2 Технологические системы реакторного отделения. БАЭС: ЦПП, 2000.
8. ↑ Перейти к:^1 2 3 Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением (ПБ 03-576-03)

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:

1. 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.
2. Фитинг сантехнический для водопровода холодной воды устанавливается в трубопроводах водоснабжения питьевой водой. Сброс производится непосредственно на землю.

   Фитинг сантехнический для водопровода

3. 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.
4. 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.
5. 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:

1. 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.
2. 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:

1. На трубах, подходящих к защитному механизму, и трубопроводах сброса напора нельзя устанавливать запорную арматуру и фильтра.
2. Ось пружинного фитинга должна устанавливаться вертикально. К агрегату должен быть обеспечен свободный доступ для замены и регулировки.
3. Рычаг защитного механизма рычажного типа при установке должен располагаться горизонтально.
4. Перед фитингом для контроля напора необходимо установить манометр.

   Установка манометра на трубопровод

5. 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.
6. Длина трубы от оборудования до установки защитного агрегата должна быть минимальной. На этом участке не допускается подключение ответвлений для отбора рабочей среды.
7. 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
8. 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:

1. 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.
2. 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.
3. 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.
4. 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.

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.

Устройство предохранительных клапанов

Предохранительный клапан – это специальная трубопроводная арматура, функционирующая от рабочей среды. Существуют различные типы предохранительных устройств, но сбросные клапаны пользуются наибольшей популярностью благодаря эффективности работы при относительной несложности конструкции.

Конструкция предохранительного клапана зависит от его типа, но чаще применяются клапаны с пружинным механизмом прямого действия, обязательными компонентами которых являются задатчик с запорным органом. Задатчик отвечает за силовое воздействие на чувствительный элемент, непосредственно связанный с запорным органом, состоящим из запора и седла. В роли затвора обычно выступает золотник, а в качестве задатчика используется стальная пружина.

Принцип работы

Когда клапан пребывает в закрытом положении, чувствительный элемент находится под воздействием рабочего давления системы. Когда в системе начинают возникать процессы, провоцирующие повышение уровня давления выше рабочего, сила притяжения золотника к седлу снижается. В момент, когда сила равняется нулю, наступает уравновешивание рабочих сил от воздействия давления внутри системы и задатчика на чувствительный элемент. Начинается открытие запорного клапана. Если внутрисистемное давление продолжает расти, осуществляется выпуск рабочей среды через открытый клапан. Когда давление в системе постепенно падает и приходит в норму после сброса рабочей среды, запорный орган под воздействием усилия задатчика закрывается.

Чтобы клапан закрылся, давление должно опуститься до отметки на 10-15% ниже, нежели уровень нормального давления в системе. Это связано с тем, что для возвращения запорного элемента в герметичное положение требуется усилие значительно большее, нежели то, которого было достаточно для поддержания его в закрытом положении до момента открытия.

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.

Регулировка предохранительных клапанов

Регулировка предохранительного клапана осуществляется после окончания процесса монтажа. При помощи стальной пружины клапан настраивают таким образом, чтобы усилие золотника прижимало устройство к седлу запорного органа и предотвращало несвоевременный сброс рабочей среды. Настройка предохранительного клапана пружинного осуществляется при помощи специального винта. Конструкция предохранительного клапана устроена таким образом, что затяжка пружины сверх установленной величины, полностью исключена.

Преимущества применения предохранительных клапанов

Сбросные клапаны активно используются для предохранения от возникновения неполадок в системах, работающих под высоким давлением.
Преимущества использования клапанов, обеспечивающих нормализацию давления в системе, очевидны:

• Невысокая цена устройства при длительном сроке эксплуатации.
• Простота конструкции и легкость в эксплуатации.
• Несложность монтажа и выбора рабочих настроек.
• Разнообразие типов и габаритных размеров позволяет подобрать наиболее подходящий сбросной клапан в зависимости от технических характеристик системы.
• Возможность использования устройств в агрессивной среде.
• В зависимости от типа устройства бывают клапаны, которые устанавливаются как в горизонтальном, так и в вертикальном положении.

Предохранительный клапан – относительно недорогой и надежный элемент, который является обязательной частью любой системы, работающей под высоким давлением. Правильный выбор предохранительного устройства, профессиональный монтаж, своевременное обслуживание и устранение неполадок обеспечит бесперебойное функционирование системы на протяжении длительного времени.

Назначение, виды, принцип работы предохранительного клапана

Предохранительный клапан давления служит для предохранения гидросистемы от чрезмерного повышения давления, ограничивая предельную величину давления, при достижении которой нагнетательная магистраль сообщится с баком.

Если поток жидкости, нагнетаемой насосом, не расходуется на перемещение гидродвигателей, то давление жидкости в системе может возрастать неограниченно до тех пор, пока какая-либо ее часть не разрушится. Для того, чтобы ограничить рост давления, не доводя его до недопустимого значения, необходимо предоставить жидкости возможность при достижении предельно допустимого давления поступать от гидронасоса обратно в бак. Эту возможность и предоставляет предохранительные клапаны. 

Виды предохранительных клапанов

К основным видам предохранительных клапанов давления относятся:

• предохранительные клапана давления прямого действия, содержащие один запорно-регулирующий элемент (затвор), который меняет размеры проходного сечения между ним и седлом при непосредственном воздействии на него потока жидкости.;
• предохранительные клапаны непрямого действия (двухступенчатые), у которых имеются основной и вспомогательный запорные элементы (затворы). Причем изменение рабочего проходного сечения основным затвором осуществляется в результате воздействия потока на вспомогательный затвор дисковый, срабатывание которого влечет за собой срабатывание основного затвора.

Принцип работы предохранительного клапана

Схематическое изображение работы предохранительного клапана приведено на рис.1

Дальнейшее повышение давления жидкости окажется уже невозможным, так как жидкость будет поступать  из нагнетательной магистрали через открытый клапан на слив, т.е. клапан будет работать в режиме перелива. Снижение давления в системе приведет к закрытию клапана и разобщению нагнетательной и сливной магистралей. Усилие пружины, изменяемое с помощью регулировочного винта 4, определяет давление, при котором клапан сработает.

Затвор 1 под действием усилия пружины 3 плотно прижимается к седлу в корпусе 2, герметично отделяя канал “Р”, сообщенный с нагнетательной магистралью системы, от отводящего канала “Т”, сообщенного со сливной магистралью, до тех пор, пока усилие действующие на затвор со стороны жидкости остается меньшим усилия пружины (рис.1а). Когда усилие со стороны жидкости превысит усилие со стороны пружины, затвор отойдет от седла и образуется кольцевая щель  между ними, так что каналы “Р” и ”Т” окажутся сообщенными друг с другом (рис.1б).

выбор и инструкция по установке

Для современных людей горячая вода — норма, обеспечивающая комфортную жизнь. Если существуют проблемы с горячим водоснабжением, можно установить нагревательные приборы. Наиболее популярные конструкции — электрические бойлеры. Предохранительный клапан для водонагревателя — важная составляющая при установке агрегата. От этой детали зависит уровень безопасной работы и длительность службы прибора.

От данного прибора зависит время работы элементов системы

Назначение детали

Обратный предохранительный клапан для водонагревателя предотвращает резкие перепады показателей давления внутри прибора. Причина таких скачков обусловлена тем, что жидкость в процессе нагрева увеличивается в объеме и расширяется. Из-за герметичности бака образованным излишкам некуда уходить, ведь кран перекрыт.

Последующий нагрев может стать причиной повышения давления. В этой ситуации велика вероятность, что допустимые значения прочности устройства будут превышены, а его стенки разорвутся. Чтобы избежать таких моментов, проводится установка на водонагреватель обратного клапана.

Многие владельцы озадачиваются, нужно ли устанавливать предохранитель, если можно удалить обратный клапан. Специалисты утверждают, что при высоких и равномерных показателях давления в системах эта схема будет работать, но недолго.

Это не означает, что такие действия — выход из положения. Ошибка методики в том, что давление в системе далеко не всегда стабильно. Лишняя вода уходит из приборов в водопровод, тем самым оголяя ТЭН. Нагревая воздух, агрегат сломается спустя некоторое время.

В этом видео вы узнаете, почему капает с бойлера:

Перегоревшие конструкции — не самая страшная проблема. Важно, что существует вероятность резкого изменения показателей давления в системе. Жидкость быстро переходит в парообразное состояние, чем резко увеличивает давление. В таком случае стены водонагревателя непременно разорвутся. Большое количество горячей воды и пара быстро заполнит помещение, грозя тяжелыми последствиями для находящихся в нем людей.

Принцип работы

Защитный клапан состоит из нескольких элементов. Они расположены в латунном или никелевом корпусе. Зачастую деталь внешне напоминает перевернутую букву Т. На днище электрического бойлера фиксируется обратный клапан, предотвращающий вытекание воды из системы при снижении показателей давления в трубах.

Принцип работы данного клапана лёгок в понимании

Перпендикулярный отвод состоит еще из одного клапана, который срабатывает после увеличения давления и сбрасывает излишки воды через штуцер. Принцип работы обратного клапана на бойлере заключается в следующем:

1. Если давление в баке меньше, чем в трубах, то при открытии крана пластина обратного клапана отжимается напором воды. Когда показатели приходят в норму, пружинный механизм зажимает пластину к выступу на корпусе, предотвращая ток жидкости.
2. В период активного нагрева температура воды медленно повышается, а давление увеличивается. Механизм не приводится в действие, пока показатели не достигнут максимальных значений.
3. По достижении предельного уровня под действием давления сжимается предохранительная пружина, открывая входной канал входа на штуцере. Лишняя вода вытекает через этот проход. После снижения значений до стандартных пружина перекрывает канал, и отвод жидкости прекращается.

Из описанного можно сделать вывод, что из штуцера периодически стекает вода. Это происходит во время нагрева жидкости, когда уменьшается показатели давления в системе подачи воды.

Если в штуцере регулярно присутствует вода, значит, спускной клапан для водонагревателя функционирует полноценно. Но при этом требуется отводить стекающую жидкость. Для этого на патрубке фиксируется трубка соответствующего размера, в качестве крепежного элемента можно использовать хомут. Нормальное рабочее давление в баке колеблется от 6 до 10 бар. Без прочной фиксации трубу сорвет, поэтому выбирать эту деталь нужно тщательно. Следует крепко затянуть ее и вывести к сливу в канализации.

Особенности разных типов

Если речь идет о стандартных защитных клапанах для водонагревателя, то внешне они не особо отличаются. Но есть ряд нюансов, от которых зависит удобство эксплуатации детали.

Не забываем про нюансы данных клапанов

Спусковой рычаг

Некоторые клапаны оснащены специальным рычажком. Периодически нужно проверять его работоспособность. Для этого необходимо провести следующие манипуляции:

1. Перевести рычаг из горизонтального положения в вертикальное.
2. Дождаться активации пружинного механизма, ведь рычажок тянет его за собой.

После проведения этих действий откроется проток, из которого потечет вода. Такую процедуру следует проводить хотя бы один раз в месяц. Именно так спускают воду из емкости водонагревателя. После подъема флажка нужно немного подождать до полного стекания жидкости.

У некоторых клапанов рычажок фиксируется с помощью специального болта. Такая конструкция исключает вероятность самопроизвольного открытия и спуска жидкости. Кроме того, некоторые изделия бывают совсем без рычажков, у них на верхней части резьбой фиксируется крышка, которая нужна для обслуживания клапана. По мере надобности ее открывают и удаляют различные загрязнения и накипь.

Наименее предпочтительный вариант — детали без каких-либо рычажков, отверстий для извлечения загрязнений или маркеров. Это самые низкокачественные изделия, выпускаемые в Китае. Надеяться на их прочность и длительный срок эксплуатации нельзя. Такие устройства можно использовать в качестве временной замены более прочных деталей.

Штуцер и метка значения давления

Существует еще ряд отличий устройств. На корпусе находится стрелка, указывающая на направление потока воды, а также надпись, которая сообщает о максимально возможном давлении для конкретного изделия. Такие мелочи могут показаться несущественными, но если с направлением потока воды разобраться не составит труда, то с показателями давления дело обстоит гораздо сложнее.

На первый взгляд трудно сказать, какие значения существуют для того или иного клапана, ведь вычислить их можно только опытным путем. Поставщики отличают их только по документам. Мастера не советуют покупать изделия без опознавательных знаков. Безусловно, стоимость маркированных деталей немного выше, чем у аналогов, но в этом деле лучше не экономить.

Кроме того, следует обращать внимание на форму штуцера для отвода воды. На некоторых деталях он длинный и имеет нелинейную форму. На таком приспособлении легко закрепить трубку, его размера вполне хватит для надежной фиксации хомута. Если изделия расширены на конце, тогда главным является размер штуцера. От такого приобретения лучше отказаться. Это обусловлено тем, что на устройстве трудно будет зафиксировать и закрепить трубку. Кустарные способы не гарантируют качество работы, а в будущем могут появиться проблемы с отводом воды.

Не забываем о метке давления

Изделия для больших приборов

Все описанные приборы предназначены для небольших накопительных водонагревателей, емкость которых составляет 50-60 л. Для больших резервуаров используются другие детали, в каждую из которых интегрировано специализированное оборудование — кран или шаровый манометр, контролирующий давление.

Штуцер для спуска жидкости у них оснащен штатной резьбой. Это необходимо для лучшей фиксации и отсутствия проблем с хомутами. Такие приспособления стоят недешево, но уровень их качества гораздо выше, чем у других систем.

Существенным недостатком многие считают внешний вид крана. Для таких людей специально выпускают предохранители, которые не только полезны на практике, но и украшают интерьер помещения. Нередко их цена равна стоимости водонагревателя, поэтому каждый для себя оценивает целесообразность такого приобретения.

Другие устройства

Бывают ситуации, когда вместо заводских предохранительных систем, которые предотвращают скачки давления, проводят монтаж подрывного клапана. Его главное назначение — аварийный слив жидкости в отопительную систему. По функциональным характеристикам такие изделия очень похожи, но принцип их работы диаметрально противоположен.

Изделия подрывного типа функционируют при авариях. Они необходимы для экстренного спуска воды из водонагревателя и не подходят для периодических стравливаний небольших порций. От таких элементов не следует ожидать корректной работы.

Кроме того, многие устанавливают только обратный клапан. Его механизм при низком давлении не дает жидкости выходить, но от резких перепадов в баке он не спасает. Практика показывает, что подобное устройство также нефункционально.

Выбор и монтаж

Выбирать перепускной клапан для бойлера необходимо, опираясь на значение давления, которое может выдержать изделие. Зачастую это цифра фиксируется в техпаспорте. Кроме того, на выбор влияет емкость резервуара. Есть системы, порог срабатывания которых варьируется от 6 до 10 бар. Это самые распространенные показатели для срабатывания клапана. Процесс монтажа клапана достаточно прост, если следовать пошаговой инструкции:

1. Намотать на резьбу ФУМ-ленту или паклю для герметичного соединения.
2. Зафиксировать кран на патрубке.
3. Закручивать изделие до упора вручную, а затем сделать несколько оборотов гаечным ключом соответствующего размера.
4. Не следует забывать о месте монтажа установки. Мастера советуют располагать его на патрубке входа холодной воды.

После этого можно устанавливать обратный клапан, именуемый иначе запором. Такие манипуляции —  перестраховочные меры, ведь конструкция с идентичными функциями уже присутствует в системе предохранителя, кроме того, ее нередко интегрирует в счетчики воды.

Затем необходимо расположить шаровый кран, который используется для удаления воды из емкости при демонтаже или консервации изделия на зиму. Также эти действия потребуется выполнить во время профилактических очисток или ремонта. Зачастую кран монтируют на тройник — связующее звено между изделием и предохранительной системой.

Предохранительный клапан — обязательная деталь для правильного функционирования водонагревательного устройства. Этой конструкцией нежелательно пренебрегать, ведь невнимательное отношение может быть чревато серьезными последствиями.

Если возникают трудности с выбором или установкой, лучше доверить это дело опытным мастерам, которые в течение короткого времени сделают бойлер полностью готовым к правильной и безопасной эксплуатации.

Предохранительный клапан для водонагревателя — принцип работы

При обустройстве системы альтернативного горячего водоснабжения, устанавливается предохранительный клапан для водонагревателя, принцип работы которого, очень хорошо известен специалистам.

При необходимости установить водогрейного оборудование самостоятельно, необходимо знать не только конструктивные особенности, но и основные правила монтажа такой арматуры.

Почему образуется избыточное давление?

Накопительные бойлеры являются популярными бытовыми устройствами, предназначенными для нагревания воды.

Водогрейное оборудование накопительного типа может различаться конструктивными особенностями, но преобладающее, большинство таких приборов представлено металлическими резервуарами для воды с установленными нагревательными элементами в виде ТЭНов.

Водогрейное оборудование устроено таким образом, что внутри резервуара постоянно находится одинаковое количество воды, объём которой восполняется по мере необходимости.

В процессе нагрева происходит естественное расширение воды и увеличение изначального объёма жидкости примерно на 2,5-3,0%. Таким образом, количество воды в резервуаре, рассчитанном на 100 л, в результате нагрева до 80^оС увеличится примерно на три литра.

Предохранительный обратный клапан для бойлера на резьбе 1/2″ без флажка

Отсутствие выраженного сжимания жидкости может спровоцировать разрыв стенок резервуара и образование течи разной степени выраженности.

Кроме всего прочего, причиной выхода водогрейного устройства из строя может стать слишком высокое давление в водопроводной магистрали. Если водопроводная сеть характеризуется уровнем давления выше 6 Атм., то возникает необходимость установки специального редуктора.

В условиях отсутствия расхода горячей воды и при сохранении уровня нагрева, могут возникать проблемы, представленные избыточным давлением, что часто становится причиной выхода из строя водогрейного оборудования.

Как функцию выполняет клапан?

Для чего нужен предохранительный клапан для водонагревателя и как он работает? Многие потребители самостоятельно модернизируют водогрейное оборудование, удаляя обратный клапан.

Безусловно, в условиях достаточно высокого и стабильного давления внутри водопроводной системы, такой вариант будет корректно функционировать в течение некоторого времени, но первый же сбой вызывает выход устройства из рабочего состояния.

Клапан на водогрее

Например, при недостаточном давлении внутри трубопровода, происходит процесс естественного вытеснения горячей водой холодной жидкости с её перемещением обратно, в водопроводную систему. Результатом становится оголение нагревательных элементов и их неминуемый, достаточно быстрый перегрев.

Перегоревшие нагревательные элементы не способны полностью нарушить безопасность эксплуатации водогрейного прибора, а вот сильно раскалившиеся ТЭНы вызывают резкий подъём давления в водопроводной системе.

В этом случае, попадание воды на раскаленный нагреватель вызывает её испарение, молниеносный рост давления и гарантированный сильный разрыв резервуара водонагревателя, с выбросом кипятка и пара наружу. Чтобы предотвратить подобные проблемы, используется предохранительное клапанное устройство.

Устройство предохранительного клапана для бойлера

Следует помнить, что предохранительное устройство препятствует подаче воды из нагревателя в систему водоподачи, сглаживает вероятные колебания давления и предотвращает образование мощных гидравлических ударов, способствует сбросу избыточной воды через штуцер и обеспечивает безопасность эксплуатации водогрейного оборудования.

Конструкция клапана

Устройство предохранительного клапана для водонагревателя или так называемая «группа безопасности», в зависимости от конструкции, может иметь некоторые особенности.

Выпускаются следующие устройства:

• предназначенные для водогрейного оборудования объёмом не более 100 л;
• обслуживающие бойлеры объёмом в пределах 100-200 л;
• встраиваемые в водонагреватели с ёмкостью бака 200 л или более.

Особенностями клапанных устройств первой категории является доступная стоимость и неразборный тип корпуса. Они отличатся коротким сроком эксплуатации, но вполне могут достаточно часто заменяться. Именно такими устройствами чаще всего комплектуются бюджетные модели водонагревателей.

Второй тип «группы безопасности» дополняется шаровым краном и специальным патрубком для выполнения подключения к канализационной системе. Чаще всего, такие устройства выполняются в разборном корпусе, что делает возможным замену отдельных неисправных элементов.

К самым дорогостоящим и наиболее современным клапанным устройствам относятся «группы безопасности», которые используются в водогрейном оборудовании с повышенной вместимостью резервуара. Такие устройства характеризуются дополнением стандартного оснащения, в виде манометра, редуктора давления, сетчатого фильтра и специального отстойника.

В процессе монтажа водогрейного прибора недопустимо заменять предохранительное клапанное устройство подрывным или аварийным клапаном, предназначенным для установки в системах отопления.

Зачем нужна рукоятка принудительного сброса?

Часто предохранительное клапанное устройство оснащается специальным рычагом, посредством которого осуществляется слив воды из резервуара водогрейного оборудования в ручном режиме.

Клапан со сливной ручкой позволяет выполнять легкое и удобное опорожнение накопительного бака водонагревателя при проведении любых ремонтных работ и с целью профилактического осмотра внутренней части резервуара или очистки его от скопившейся накипи.

Подводка воды к водонагревателю

Принцип работы предохранительного клапана

Предохранительное клапанное устройство, используемое в водогрейном оборудовании, правильнее было бы обозначить, как эффективную клапанную систему. Пара таких элементов располагается внутри латунного или никелированного перпендикулярно-образного корпуса.

Нижняя часть такого корпуса представлена обратным клапаном, который способствует предотвращению оттока воды из резервуара водогрея в условиях пониженного давления в водопроводной системе. Внутри перпендикулярного ответвления объёмного корпуса установлено другое клапанное устройство, задачей которого является выпуск некоторого количества воды при повышенном давлении.

Клапан с аварийным рычажком

Принцип функционирования предохранительного клапанного устройства достаточно прост:

• в условиях заполнения бака водой и при открытом кране горячего водоснабжения, показатели давления внутри водогрейного оборудования ниже водопроводного уровня, что вызывает отжим тарельчатой пластины внутри обратного клапанного устройства;
• при выравнивании показателей давления внутри водогрейного оборудования и водопроводной системы происходит поджим пластины к корпусным стенкам при помощи пружины, что способствует перекрытию поступления воды, внутрь водонагревательного агрегата;
• в условиях включенного режима на нагрев, осуществляется относительно плавное повышение температурных показателей воды, и, соответственно, рост давления внутри системы до предельных показателей;
• достижение пороговых показателей давления, стимулирует сжатие встроенной пружины на предохранительном клапане, что сопровождается открытием выходного отверстия к штуцеру. В этом случае происходит частичное стравливание воды до нормализации показателей, после чего пружинное устройство закрывает выход, и вода не вытекает.
• принцип функционирования предохранительного клапанного устройства обуславливается подкапыванием воды из штуцера, что сопровождает нагрев и понижение уровня давления внутри водопроводной системы. Сливающаяся вода нуждается в отводе, поэтому используется специальный прозрачный патрубок, фиксируемый на выходе при помощи хорошо затянутого хомута.

Трубка, устанавливаемая на штуцер, должна быть армированной, но прозрачной, что позволит ей легко выдерживать избыточное давление и контролировать постоянную работоспособность клапанного устройства.

Предохранительное клапанное устройство относится к трубопроводной арматуре, которая предназначается для защиты водогрейных приборов от разрушения, в условиях избыточного давления.

Такой элемент позволяет выполнять автоматический сброс лишней жидкости в канализационную систему.

Работоспособность клапанного устройства может быть нарушена попавшей во внутреннюю часть грязью или в результате получения дисковой частью оборудования повреждений.

Именно по этой причине нужно обеспечить клапану регулярные профилактические осмотры, а при необходимости производить своевременную замену изношенных деталей аналогичными новыми элементами.

Видео на тему