Специальный пружинный предохранительный клапан. Обратный клапан для воды: принцип действия, конструкция и разновидности. Назначение предохранительной арматуры

Каждый узел трубопроводной системы играет немаловажную роль в обеспечении ее работоспособности. К примеру, предохранительный пружинный клапан представляет собой трубопроводную арматуру, необходимую для защиты от разрушения при появлении избыточного давления в трубопроводе. Это возможно за счет выпуска среды из системы.

Еще пружинный клапан обеспечивает прекращение сброса среды, когда рабочее давление окажется в пределах нормы.

Особенности и принцип действия

Предохранительный клапан пружинного типа – арматура прямого действия, которая функционирует от среды. Откуда в системе может появиться избыточное давление? Как правило, причина кроется во внешних и внутренних факторах:

неправильно собранная тепломеханическая схема;
передача тепла от источников;
неправильно функционирует оборудование.

Пружинный предохранительный муфтовый клапан устанавливается везде на местах, где есть риск появления избыточного максимального давления. Как правило, это бытовые или промышленные накопительные сосуды, функционирующие под давлением.

Большую популярность этой арматуре обеспечивает простая конструкция, легкие настройки, ассортимент продукции. Ведь такое разнообразие и возможности позволяют подобрать оптимальную модель для конкретных условий.

Монтаж предохранительного дросселя выполняется вертикально. Устройство пружинного фланцевого предохранительного клапана подразумевает использование в качестве запирающего элемента именно дискового затвора, который при запирании размещается между седел.

Прижимная сила задается с помощью специального приспособления и пружины для предохранительных клапанов.

Когда давление очень большое, указанной прижимной силы недостаточно, чтобы сдерживать среду, поэтому излишки удаляются, пока не выровняется давление до рабочего уровня.

Паспорт на клапан предохранительный пружинный позволяет узнать об устройстве изделия. Основные компоненты – задатчик и запорный орган. Последний состоит из седла и затвора.

При помощи задатчика он настраивается, чтобы золотник должным образом прижимался к седлу для препятствия пропуска среды. Настройка выполняется винтом.

Давление закрытия затвора, как правило, принимается ниже рабочего на 10 процентов.

Классификация продукции

Рассмотрим, какие существуют виды предохранительных изделий.

По характеру подъема замыкающего органа:

двухпозиционного действия;
пропорционального действия.

По высоте подъема органа:

полноподъемные;
среднеподъемные;
малоподъемные.

По виду нагрузки на золотник:

грузовые;
магнито-пружинные;
рычажно-пружинные;
пружинные- .

По принципу действия:

прямого – традиционные предохранительные изделия;
непрямого действия – импульсные устройства.

Одна из модификаций, широко используемых в промышленности, — угловой предохранительный пружинный дроссель.

Еще один принцип классификации – по условному диаметру. К примеру, если используется обратный пружинный клапан Ду15 – значит, что условный диаметр составляет 15 мм, а обратный пружинный муфтовый дроссель Ду50 – 50 мм.

Характеристики изделий

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

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

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

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

Размеры уплотнительных поверхности фланцев определяются по ГОСТу 12815-80.

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

Устройство имеет характеристики:

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

Нюансы выбора

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

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

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

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

Особенности работы изделия (видео)

Нюансы монтажа

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

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

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

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

Размер штуцера не может быть меньше диаметра входного патрубка клапана.

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

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

Неполадки и ремонт

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

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

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

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 .

Энциклопедичный YouTube

1 / 2

Зачем предохранительный клапан в системе горячкго водоснабжения

Конструкция предохранительного клапана (в стереоформате анаглиф)

Субтитры

Принцип действия

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

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

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

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

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

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

Основные типы клапанов и их предназначение

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

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

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

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

неисправности в работе оборудования;

нежелательное поступление тепла извне;

ошибки при сборе тепломеханической схемы. Предохранительный клапан зачастую устанавливается в тех местах, где существует вероятность возникновения таких осложнений. Данные устройства совместимы практически с любым оборудованием, но наиболее востребованы они при использовании с бытовыми или промышленными резервуарами, работающими в условиях высокого давления.

Пружинный тип предохранительного клапана

Пружинные предохранительные клапаны защищают оборудование, и тем самым предотвращают его разрушение, в результате превышения давления выше нормы. Они используются на котлах, различных резервуарах, емкостях, трубопроводах и выполняют функцию сброса рабочей среды. Излишки могут быть выброшены просто в атмосферу или же в специальную отводящую трубопроводную систему. После того как давление нормализируется, клапан закрывается. Главными характеристиками предохранительного пружинного клапана являются его пропускная способность, а также значение давления срабатывания. Последнее настраиваться на специальном оборудовании в заводских условиях, а для тестирования работы устройства, либо удаления грязи, скапливающейся по ходу эксплуатации, клапаны имеют устройство, позволяющее открывать вручную данный прибор, хотя некоторые модификации могут обходиться и без него. Для эффективной и надежной эксплуатации клапана в газообразной среде, в его конструкции может присутствовать устройство принудительного обдува. В пружинных клапанах давлению среды на затворе противостоит степень сжатия пружины. Именно она определяет силу срабатывания, а от упругости используемой пружины зависит диапазон регулировок. Широкую популярность данная арматура получила за счет своей простой конструкции, легких настроек и широкого ассортимента данной продукции. Всё это позволяет подбирать наиболее подходящую модель для эксплуатации в конкретных условиях. Предохранительный дроссель монтируется вертикально. Элементом запирания в устройстве пружинного клапана выступает дисковый затвор. Специальное приспособление, наряду с пружиной задает прижимную силу и в случае возникновения избыточного давления, заявленной прижимной силы не хватает для удержания среды. В результате происходит процесс удаления её излишков из системы до тех пор, пока уровень давления не нормализуется до исходного уровня. Узнать больше об устройстве и особенностях конструкции конкретного пружинного клапана, можно изучив его паспорт. Основными его компонентами являются запорный орган, состоящий из затвора и седла, а также задатчик. Задатчик позволяет настраивать клапан. Очень важно, чтобы золотник вплотную прилегал к седлу и препятствовал утечкам. Такие настройки осуществляются с помощью винта. Затвор, как правило, закрывается при появлении давления, которое меньше чем рабочее на 10%.

Предохранительные клапаны рычажного типа

Рычажным клапаном называют устройство, в котором запорный орган герметизируется с помощью пружины или груза. Предназначение таких клапанов неизменно – сброс лишнего объема рабочей среды в случае чрезмерного повышения давления. Настраивают рычажный клапан так, чтобы при нормальных показателях давления, положение затвора всегда оставалось закрытым. Золотник клапана ощущает давления сразу двух сил – это могут быть груз или пружина, а также непосредственно рабочее вещество. Груз фиксируется на плече рычага и его вес передается на шток клапана. При заранее определенных параметрах давления, сила прижимания затвора к седлу должна быть выше, чем сила давления рабочей среды и, соответственно, клапан удерживается в закрытом положении. При повышении давления, в определенный момент прижимная сила становятся равнозначной ей и именно в этот момент клапан открывается. В период, когда клапан открыт, выполняется забор лишней рабочей среды, вследствие чего снижается давление в системе. После этого затвор опять прижимается к седлу и клапан закрывается. Подавляющее большинство рычажных клапанов выполнены в виде углового корпуса (угол расположения штуцеров составляет 90 градусов). Но бывают и такие конструкции, в которых штуцеры расположены на одной оси. Данный корпус называется проходным. Основным предназначением рычажных клапанов является защита от всевозможных аварийных ситуаций. В связи с этим данный вид арматуры считается особенно важным ответственным узлом. Как и любое другое изделие, рычажные клапаны должны соответствовать определенным требованиям:

срабатывание при возникновении избыточного давления должно осуществляться быстро и без каких-либо осложнений, а при снижении его показателей до нормы, клапан обязан вернуться в закрытое положение;
пропускная способность отдельно взятого клапана должна быть достаточной и равноценной количеству подаваемой рабочей среды.

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

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

Конструктивные особенности

Пружинный клапан конструктивно состоит из трех элементов:

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

Преимущества обратных клапанов пружинных:

возможность монтажа в любом положении;
простота конструкции;
универсальность.

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

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

Сфера применения

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