Как работает клапан предохранительный: Предохранительный клапан: устройство, назначение, работа, типы

Содержание

Предохранительный клапан для водонагревателя — принцип работы

клапан для бойлера

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 80оС увеличится примерно на три литра.

предохранительный обратный клапан

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.

бойлер с предохранителем

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.

конструкция клапана

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.

варианты клапановВыпускаются 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.

водогрейное оборудование

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.

рычаг водонагревателя

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

Предохранительный клапан — это… Что такое Предохранительный клапан?

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, легкости настройки, разнообразия видов, размеров и конструктивных исполнений[1][2][3].

Принцип действия

Конструкция типичного пружинного клапана прямого действия (чертёж)

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

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 подъема замыкающего органа
  • клапаны пропорционального действия (используются на несжимаемых средах)
  • клапаны двухпозиционного действия
По высоте подъема замыкающего органа
  • малоподъемные
  • среднеподъемные
  • полноподъемные
По виду нагрузки на золотник
  • грузовые или рычажно-грузовые
  • пружинные
  • рычажно-пружинные
  • магнито-пружинные

Различия в конструкциях

Двухседёльная 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

Конструкция типичного пружинного клапана прямого действия (чертёж)

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

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

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

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].

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[5][8].

Примечания

  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. ГОСТ Р 52720-2007. Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии. Архивировано из первоисточника 2 марта 2012. Проверено 10 июня 2010.
  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)

См. также

как работает, для чего нужен

Предохранительный клапан для водонагревателя

04.09.2019

В чем необходимость предохранительного клапана?

Правильное функционирование накопительного водонагревателя напрямую влияет на срок его эксплуатации, а также безопасность владельцев жилья. Как обеспечить корректную работу бойлера? Прежде всего, это можно сделать с помощью монтажа клапана предохранительного вида на трубе с подачей холодной воды.

Работа устройства

В чем суть работы бойлера? Когда устройство включено, то в нем происходит нагрев воды. При повышении температуры жидкость становится большего объёма. Это значит, что растет давление воды внутри бойлера. Оборудование является герметичным, поэтому у лишней жидкости нет выхода. Краны, из которых подается вода, закрыты. На кране, подающем холодную воду, как правило, установлен обратный клапан. В результате, если прочность водонагревателя не выдержит давления, то прибор взорвется.

Чтобы подобную ситуацию предотвратить, и необходим элемент – предохранитель. Он регулирует давление воды на корпус оборудования и не позволит ему выйти за рамки допустимых пределов.

Как изменится ситуация, если владельцы бойлера откажутся монтировать обратный элемент? Это возможно лишь при условии, что в водопроводе давление воды всегда стабильно. В этом случае подобное решение оправдано. Но стабильность в отношении водопроводной системы почти не встречается. Достаточно часто можно столкнуться с тем, что вода из крана вытекает тонкой струйкой. При таком раскладе под давлением в корпусе водонагревателя горячая вода попадет в водопровод. Это приведет к тому, что нагревательные элементы – ТЭНы – окажутся оголенными. Сначала они будут продолжать нагревать, только уже не воду, а воздух. Но довольно быстро элементы перегорят.

Но даже если нагревательные элементы сгорят, то это не означает поломку бойлера. Опасно, если ТЭНы нагреются, а при этом возрастет давление в водопроводной системе. Тогда на нагреватели может попасть вода. Ее испарение вызывает резкий скачок давления и, как следствие, взрыв короба водонагревателя. Кипяток и горячий пар, находящийся внутри, попадут прямо в помещение, где располагается оборудование.

Функция предохранителя

В корпусе прибора расположены два клапана. Внизу колбы – устройство обратного типа. Когда вода давит на стенки водонагревателя менее интенсивно, то клапан контролирует, чтобы жидкость не вытекала наружу. Выше располагается предохранительный клапан. Когда давление растет, он помогает лишней воде стечь через специальный штуцер.

Описание функции предохранительного элемента в общих чертах выглядит так:

  • Когда открыт смеситель и вода вытекает из бойлера или прибор заполнен не полностью, давление в водонагревателе меньше, чем в трубе водопровода. В это же время открыт и обратный клапан, так как поток жидкости выходит наружу. Когда вода перестает вытекать из прибора, давление в корпусе становится стабильным, то пружина клапана перекрывает дальнейший отток воды.
  • Если водонагреватель включен, то вода в нем начинает нагреваться. Ее температура растет, давление увеличивается. Если оно держится в границах нормы, которую держит бойлер, то механизм внутри устройства бездействует.
  • Едва давление поднимается до верхней границы предела, в клапане происходит сжатие пружины. После этого открывается выход к отверстию штуцера, и излишки воды стекают. Когда вода перестанет давить на корпус бойлера, то клапан встанет на прежнее место и выход жидкости будет перекрыт.

Из схемы действия клапанов становится ясно, что периодически можно увидеть на штуцере воду. Если она есть, то прибор работает исправно.
Но излишки воды, тем не менее, нужно выводить. Это довольно просто сделать. К штуцеру нужно прикрутить трубку, крепко закрепить с помощью хомута и вывести ее в канализационное отверстие. Трубку лучше использовать армированную, изготовленную из прозрачного материала. Это необходимо, чтобы контролировать, как функционирует водонагреватель. Важно приобрести качественные материалы, иначе плохо закреплённая трубка сразу же слетит.

Разновидности клапанов

В целом предохранительные элементы отличаются некоторыми деталями. Но поскольку клапан тесно связан с безопасностью бойлера, то при выборе лучше уделить особое внимание этим деталям. Например, существуют клапаны с рычагами спуска. Они позволяют оценить, насколько система работоспособна. То есть, нужно самостоятельно поднять рычаг. Пружина клапана придет в действие, откроется отверстие для оттока воды.

С помощью рычага можно не только проводить периодическую проверку исправности водонагревателя, но и при необходимости слить всю воду из бойлера.

Дополнительные особенности

У предохранительных клапанов различных видов есть еще отличия:

  1. Наличие винта. В некоторых элементах к рычажку прикреплен винт. Он позволяет исключить случайное открытие штуцера и полный отток воды.
  2. Маркировка на корпусе. На корпусах некоторых клапанов обозначаются стрелки и надписи. Стрелка показывает направление, в котором движется вода. Надпись – сведения об уровне давления, который выдерживает клапан. И эти детали играют довольно значительную роль. В случае с направлением оттока воды ситуация ясна. Но вот отличить, на какое давление реально рассчитан предохранитель, можно только опытным путем. Это значит, что продавцы элементов могут посоветовать клапан большей или меньшей мощности, ориентируясь только на коробку. Поэтому если у клапана на корпусе нет никакой информации об уровне допустимого давления, то такой элемент покупать не стоит.
  3. Длина штуцера. Еще одна важная деталь в выборе – штуцер. В некоторых моделях он длинный. Поэтому на него легко будет надеть шланг и закрепить хомутом. У более дешевых устройств штуцер короткий. И если трубку надеть удалось, то надежно закрепить ее вряд ли удастся.
  4. Наличие крышки с резьбой. Также существуют клапаны с резьбовой крышкой. Ее можно снять, чтобы прочистить выход воды – удалить грязь, накипь, мусор.

Конечно, все предохранительные элементы отличаются по стоимости. Наиболее дешевые модели не имеют маркировки, рычагов сброса воды. В этом случае низкая цена, пожалуй, единственный плюс таких устройств.

Если водонагреватель большого объёма

Предохранительный клапан для водонагревателя

Клапаны, которые были описаны выше, подходят для бойлеров небольшого объёма. Обычно в пределах 50-60 литров. Если же водонагреватель вмещает в себя больше жидкости, то для него подойдут предохранители с дополнительными элементами. Например, шаровым краном или прибором, который контролирует давление. В таких клапанах штуцер тоже имеет резьбу, поэтому закрепить устройство получится надежно.

Но нужно понимать, что предохранители подобного типа отличаются высоким качеством, а значит и стоят в разы дороже. Более того, если владельцу важен внешний вид клапана, то можно выбрать эстетически привлекательную модель. Цена, конечно, будет соответствующей и сравнима по стоимости с самим водонагревателем.

Можно ли заменить предохранительный элемент?

Теоретически есть два варианта избежать установки клапана:

  1. Подрывной клапан. Иногда для водонагревателя монтируют подрывной клапан. Он работает совершенно иначе и предназначается для принудительного выброса воды при возникновении аварийной ситуации. Основная функция подрывного элемента предполагает сразу сбрасывать большой поток жидкости. Поэтому он не подойдет для повседневной работы бойлера, когда нужно выводить лишь небольшие объёмы воды.
  2. Обратный клапан. Еще один вариант – монтаж элемента обратного типа. Но, как говорилось выше, он позволит излишкам жидкости вытекать, только когда в водопроводе будет низкий уровень давления. Но при росте давящего действия воды такой элемент помочь не сможет.

Как выбрать и установить?

Чтобы выбрать предохранительный элемент, нужно знать давление, которое выдерживает водонагреватель, а также объем колбы оборудования. Эту информацию можно посмотреть в инструкции к устройству. В основном все приборы выпускаются с предельным значением давления в пределах 6-10 Бар.

Чтобы установить клапан, необходимо на резьбу намотать герметичную ленту, а затем прикрутить элемент к трубе. Несколько оборотов ключом сделают крепление более надежным.

В каком месте монтировать клапан? К трубе подающей холодную воду. Также владельцы устанавливают в бойлере обратный клапан, чтобы перестраховаться. Аналогичный элемент уж есть в клапане-предохранителе.

Кроме того, к устройству может быть прикреплен кран шарового типа. С его помощью корпус бойлера опустошается, если предполагается не пользоваться водонагревателем длительный период времени или проводится профилактика. Его прикрепляют на тройник. А тот прикручивается к трубе в месте входа воды в водонагреватель.

Какие проблемы могут возникнуть?

Выделяют два типа поломки предохранителей:

  • Вода вытекает из бойлера без перерыва.
  • Сброс воды не происходит совсем.

В случае с первой проблемой стоит помнить, что при нагревании устройства вода должна вытекать из бойлера. Это нормальное функционирование системы. Вода вытекает, даже если прибор не подключен к сети питания. Такая ситуация возникает, когда давление холодной воды на трубу водопровода выше, чем предельные возможности клапана. Пока давление не стабилизируется, вода из бойлера будет сбрасываться.

Если подобное явление происходит часто, то лучшим решением будет приобрести редуктор. Можно выбрать небольшую модель для монтажа к самому бойлеру. Но лучше отдать предпочтение редуктору, который устанавливается на саму водопроводную систему дома или квартиры.

Чтобы проверить исправность предохранительного устройства, можно сбросить воду в аварийном режиме. Если есть рычаг сброса, то его необходимо поднять, когда бойлер выключен. Действие выполняется несколько раз, пока лишнее давление из корпуса не уйдет. Вода практически сразу перестает капать. Процесс возобновится снова, когда вода в бойлере начнет заново нагреваться.

Если все манипуляции оказались бессмысленны и вода по-прежнему капает, то нужно проверить засор пружины. Здесь пригодится разборная модель клапана. В этом случае устройство нужно снять, очистить от мусора и поставить снова. Если же клапан не разбирается, то придется заменить его новым элементом.

Второй случай, когда вода не выходит совсем, хуже для владельцев бойлеров. Для проверки достаточно заглянуть в патрубок штуцера. Если жидкости там нет, то, возможно, засор в клапане или отверстии выхода воды. Необходимо проверить все варианты. Если исправить ситуацию не удается, то придется купить новый.

Предохранительный клапан — Википедия. Что такое Предохранительный клапан

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].

Принцип действия

Конструкция типичного пружинного клапана прямого действия (чертёж)

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

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[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

Конструкция типичного пружинного клапана прямого действия (чертёж) 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

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

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

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]

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[5][8].

Примечания

  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. ГОСТ Р 52720-2007. Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии. Проверено 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)

См. также

Сравнить Предохранительный клапан и предохранительный клапан

Предохранительный клапан и предохранительный клапан предотвращают повреждение оборудования, сбрасывая случайное избыточное давление в жидкостных системах.

Сравнить предохранительный клапан и предохранительный клапан

Основное различие между предохранительным клапаном и предохранительным клапаном заключается в степени открытия при заданном давлении.

Предохранительный клапан

Предохранительный клапан, показанный на рисунке ниже, постепенно открывается, когда давление на входе превышает заданное значение.Предохранительный клапан открывается только при необходимости сбросить избыточное давление.

Relief Valve Parts

Relief Valve Parts

Рисунок: Предохранительный клапан

Предохранительный клапан, показанный на рисунке ниже, быстро полностью открывается, как только достигается заданное давление. Предохранительный клапан будет оставаться полностью открытым до тех пор, пока давление не упадет ниже давления сброса.

Давление сброса ниже уставки давления срабатывания. Разница между заданным давлением срабатывания и давлением, при котором предохранительный клапан срабатывает, называется продувкой.

Продувка выражается в процентах от уставки рабочего давления.

Предохранительные клапаны обычно используются для несжимаемых жидкостей, таких как вода или масло. Предохранительные клапаны обычно используются для сжимаемых жидкостей, таких как пар или другие газы.

Предохранительные клапаны часто можно отличить по наличию внешнего рычага в верхней части корпуса клапана, который используется для проверки работоспособности.

Как показано на рисунке ниже, давление в системе создает силу, которая пытается оттолкнуть диск предохранительного клапана от его седла.Давление пружины на шток прижимает диск к седлу.

При давлении, определяемом сжатием пружины, давление в системе превышает давление пружины, и предохранительный клапан открывается. Когда давление в системе сбрасывается, клапан закрывается, когда давление пружины снова превышает давление в системе.

Большинство предохранительных и предохранительных клапанов открываются против усилия пружины сжатия. Уставка давления регулируется поворотом регулировочных гаек наверху вилки для увеличения или уменьшения сжатия пружины.

Safety Valve Parts

Safety Valve Parts

Рисунок: Предохранительный клапан

Предохранительные клапаны с пилотным управлением

Предохранительные клапаны с пилотным управлением предназначены для поддержания давления за счет использования небольшого прохода к верхней части поршня, который соединен со штоком таким образом, чтобы давление в системе закрывает главный предохранительный клапан.

Когда открывается малый пилотный клапан, давление в поршне сбрасывается, и давление в системе под диском открывает главный предохранительный клапан.

Такие пилотные клапаны обычно имеют соленоидный привод, при этом сигнал возбуждения исходит от систем измерения давления.

Статьи, которые могут вам понравиться:
Вопросы и ответы по клапанам
Размер предохранительного клапана
P&ID для предохранительных клапанов
Вопросы по предохранительному клапану
Общие термины в регулирующих клапанах

.

Комбинированный клапан — как работают главные цилиндры и комбинированные клапаны

Вы найдете комбинированный клапан на большинстве автомобилей с передними дисковыми тормозами и задними барабанными тормозами.

Расположение комбинированного клапана

Клапан выполняет работу трех отдельных устройств:

  • Клапан дозирующий
  • Реле перепада давления
  • Дозирующий клапан

Комбинированные секции клапана

Дозирующий клапан
Секция дозирующего клапана комбинированного клапана требуется на автомобилях с дисковыми тормозами на передних колесах и барабанными тормозами на задних колесах.Если вы читали, как работают дисковые тормоза и как работают барабанные тормоза, вы знаете, что колодка дискового тормоза обычно соприкасается с диском, а колодки барабанного тормоза обычно отрываются от барабана. Из-за этого дисковые тормоза могут срабатывать раньше, чем барабанные тормоза, когда вы нажимаете педаль тормоза.

Дозирующий клапан компенсирует это, заставляя барабанные тормоза включаться непосредственно перед дисковыми тормозами. Дозирующий клапан не допускает никакого давления на дисковые тормоза до тех пор, пока не будет достигнуто пороговое давление .Пороговое давление низкое по сравнению с максимальным давлением в тормозной системе, поэтому барабанные тормоза едва срабатывают, прежде чем сработают дисковые тормоза.

Задние тормоза включаются раньше, чем передние, что обеспечивает большую стабильность при торможении. Применение задних тормозов в первую очередь помогает удерживать автомобиль на прямой, так же как руль помогает самолету лететь по прямой.

Реле перепада давления
Клапан перепада давления — это устройство, которое предупреждает вас, если у вас есть утечка в одном из ваших тормозных контуров.Клапан содержит поршень особой формы в центре цилиндра. Каждая сторона поршня подвергается давлению в одном из двух тормозных контуров. Пока давление в обоих контурах одинаково, поршень будет оставаться в центре своего цилиндра. Но если на одной стороне возникнет утечка, давление в этом контуре упадет, что приведет к смещению поршня из центра. Это замыкает выключатель, который включает свет на приборной панели автомобиля. Провода для этого переключателя видны на картинке выше.

Дозирующий клапан
Дозирующий клапан снижает давление на задние тормоза. Независимо от типа тормозов в автомобиле, задние тормоза требуют меньшего усилия, чем передние.

Величина тормозного усилия, которое может быть применено к колесу без его блокировки, зависит от веса колеса. Чем больше вес, тем больше тормозное усилие. Если вы когда-либо нажимали на тормоза, вы знаете, что резкая остановка заставляет вашу машину наклоняться вперед.Передняя часть становится ниже, а задняя — выше. Это связано с тем, что при остановке на переднюю часть автомобиля переносится большой вес. Кроме того, большинство автомобилей имеют больший вес над передними колесами, потому что именно там находится двигатель.

Если бы равное тормозное усилие было приложено ко всем четырем колесам во время остановки, задние колеса заблокировались бы на раньше передних колес. Дозирующий клапан пропускает только определенную часть давления на задние колеса, так что передние колеса прикладывают большее тормозное усилие.Если бы пропорциональный клапан был установлен на 70 процентов, а тормозное давление составляло 1000 фунтов на квадратный дюйм (psi) для передних тормозов, то задние тормоза получили бы 700 psi.

Для получения дополнительной информации о главных цилиндрах и комбинированных клапанах и связанных темах ознакомьтесь с ссылками на следующей странице.

Объявление

Связанные статьи HowStuffWorks

Больше отличных ссылок

.