Клапан предохранительный — все о типах, принципе работы и устройстве

Клапан предохранительный — все о типах, принципе работы и устройстве

Предохранительный клапан — специальное устройство, предназначенное для защиты трубопроводной системы, ее элементов и подсоединенного к ней оборудования от механического разрушения из-за воздействия чрезмерного давления. Он может иметь различную конструкцию и характеристики, работать с разной средой — газообразной, жидкой.

Назначение и устройство предохранительных клапанов

Предохранительные клапаны — устройства прямого действия, работа которых зависит от движения рабочей среды. Конструкция изделия определяется его типом, но все они используются для защиты трубопровода от избыточного давления путем сброса излишков среды в атмосферу или дренажную систему. После того как показатели давления стабилизируются в заданном диапазоне, сброс прекращается.

Чертеж предохранительного клапана

Давление в трубопроводной системе может повышаться из-за внешних или внутренних причин:

• Влияния наружных источников тепловой энергии.
• Нарушения технологии использования подключенного оборудования, сбои в его работе.
• Проблемы при монтаже системы.
• Механическое повреждение труб и т. п.

Предохранительные клапаны предназначены для стабилизации давления в системе и необходимы на всех участках трубопроводов, где возможно возникновение аварии. Их используют при подключении бытового и промышленного оборудования, работающего с высоким давлением. Основная сфера применения — системы отопления, водо- и газоснабжения, подача сжатого воздуха.

Принцип работы предохранительного клапана

Принцип работы предохранительного клапана основан на работе пружины, прижимающей золотник к седлу. При повышении давления в системе свыше установленного сила притяжения уменьшается, золотник отодвигается, и начинается сброс среды через открывшийся клапан. Это нормализует напор в системе, и, когда давление опустится до допустимого предела, запорный элемент снова будет прижат к седлу.

Для закрытия клапана необходимо снижение давления до отметки в ниже уровня нормального давления, поскольку для герметизации системы требуется большее усилие, чем для поддержки его в рабочем положении до открытия.

Классификация предохранительных клапанов

Предохранительные клапаны различаются по принципу действия на:

• Устройства прямого применения, работающие под воздействием рабочей среды. Они отличаются универсальностью и простотой использования.
• Обратного действия, в которых используются датчики давления и управляемая автоматика. Их работа зависит от применения постороннего источника давления или воздействия электричества.

По виду подъема запорного элемента изделия делятся на:

• Пропорционального действия, применяемые для несжимаемых сред. При повышении давления в системе клапан постепенно открывается, равномерно сбрасывая рабочую среду.
• Двухпозиционные, мгновенно открывающиеся на полный ход при достижении системой избыточных показателей давления. Используются при транспортировке сжимающихся газообразных сред.

По виду нагрузки на золотник предохранительные клапаны могут быть:

• рычажно-грузовыми;
• пружинными;
• магнито-пружинными.

Существуют также специальные аварийные предохранительные устройства, предназначенные для специализированного промышленного оборудования.

Различия в конструкциях

Конструкция предохранительных клапанов может быть различной. Различают изделия с одним седлом или двумя, расположенными рядом друг с другом.

По высоте подъема предохранительные клапаны подразделяются на:

• Малоподъемные, у которых высота подъема составляет примерно 0,05 диаметра седла. Из-за свойственной им минимальной пропускной способности они не используются на промышленных трубопроводах с большим давлением. Они обладают пропорциональным механизмом срабатывания.
• Полноподъемные, с высотой подъема равной или превышающей диаметра седла. Они работают на двухпозиционном механизме, отличаются повышенной пропускной способностью и сложной конструкцией.

Изделия с полнопроходной конструкцией позволяют оперативно сбросить внушительный объем рабочей среды, из-за чего они используются в особо ответственных комплексах.

Пружинные клапаны

Клапаны пружинного типа применяются в бытовых трубопроводных системах водо-, газоснабжения и отопления. Для прижатия золотника к седлу применяется пружина, регулируемая винтом. Он позволяет настроить предельные значения давления, после достижения которых происходит открытие клапана.

Некоторые модели пружинных клапанов имеют систему принудительного ручного открытия для проверки работоспособности изделия. Но, изделия, предназначенные для работы в опасных условиях среды, не могут оснащаться ручной продувкой.

Эти клапаны применяются в различных условиях среды. Пружины и седла, контактирующие с агрессивными жидкостями и газами, покрываются специальными антикоррозионными составами. Герметичность штока обеспечивается двойным сальниковым уплотнением из фторопласта или резины.

Рычажно-грузовые клапаны

Устройства с подобной конструкцией используют для противодействия силе напору земное притяжение. Вес груза через рычаг переходит к золотнику, уравновешивая его, пока значение давления не опустится до допустимого.

Предохранительный клапан рычажно-грузового типа

Они устанавливаются в определенном положении относительно горизонта (указывается в сопроводительной документации завода-производителя). Не могут применяться на передвижных объектах. Габариты изделия зависят от давления в системе — чем оно выше, тем больше рычаги. Чтобы избежать возникновение вибраций, используются двухседельные предохранительные клапаны небольших габаритов. Для регулировки таких устройств применяются специальные груза на рычаге.

Магнито-пружинные клапаны

Устройства магнитно-пружинного типа обладают обратным действием и приводятся в действие соленоидом. При нормальном давлении в системе электромагнит/мощная пружина прижимает запорный орган к седлу, а при избыточных показателях напора напряжение на катушке автоматически отключается. Это приводит к отжатию золотника и открытию затвора.

Существует исполнение клапана с соленоидом, прижимающим и отжимающим золотник под действием давления с противоположным направлением. При отключении питания оборудование будет работать, как пружинный тип.

Основное преимущество таких устройств — отсутствие необходимости в физическом доступе к системе для задания порогового значения давления. Оно регулируется в параметрах управляющей программы.

Магнитно-пружинные клапаны отличаются надежностью, удобством эксплуатации и возможностью применения в сложных промышленных установках.

Схема и принцип действия предохранительного клапана

Преимущества использования

Предохранительные клапаны применяются для нормализации давления в системе и широко распространены в разных областях промышленности. К их достоинствам можно отнести:

• Длительный срок службы.
• Простота конструкции, подсоединения к трубопроводной системе, эксплуатации.
• Большой выбор рабочих параметров.
• Множество конструктивных вариаций и исполнений для различных рабочих сред, в том числе — агрессивных.
• Использование в разных климатических условиях.
• Возможность установки в горизонтальном или вертикальном положении в зависимости от типа конструкции.

При выборе предохранительного клапана необходимо вычислить предельно допустимые показатели давления. Для этого нужно знать производительность насосного оборудования, объем и рабочую температуру транспортируемой среды, скорость срабатывания. Также выбирается место и метод монтажа на трубопроводе.

Технические требования к предохранительным клапанам

Изделия этого типа изготавливаются в соответствии со следующими нормативными документами:

• ПБ «Правила безопасности для сосудов и установок давления»
• Американский стандарт для сосудов под давлением «Boiler & Pressure Vessel Code».
• ГОСТ «Национальный стандарт по предохранительным клапанам».

Проектированием и выпуском предохранительных клапанов могут заниматься только компании, имеющие соответствующую аккредитацию. К изготовлению аварийной арматуры предъявляются особые требования, поскольку их неправильная работа может привести к угрозе производственной и общественной безопасности. Все клапаны должны отвечать нормам ГОСТ и ПБ.

Пример чертежа предохранительного клапана

Основные технические требования к клапанам — надежность и безотказность.

• Оперативное срабатывание при пороговом значении давления.
• Плотное закрытие клапана при понижении напора.
• Хорошая пропускная способность системы.
• Высокая герметичность.
• Безотказная работа в течение всего гарантийного срока службы и заданного заводом количества срабатывания.

Все клапаны должны проходить периодическую проверку на работоспособность, герметичность уплотнений. Для этого их демонтируют и осматривают в аккредитованных лабораториях, допускается проведение испытаний на месте эксплуатации.

Принцип работы предохранительного клапана водонагревателя

При эксплуатации водонагревателя могут возникнуть аварийные ситуации – вследствие неправильного подключения системы, или технического брака. Для обеспечения надежности работы в систему вставляется предохранительный клапан. Он гарантирует надежную эксплуатацию бойлера и защиту от повреждения в случае внезапного изменения давления при сбое в работе.

Принцип работы

Предохранительный клапана состоит из двух элементов: в прямом корпусе расположен обратный, а в его перпендикулярной части предохранительное устройство. Вода поступает в водонагреватель через обратный клапан.

В случае аварийного повышения давления внутри водонагревателя, излишки воды сбрасываются через штуцер в сливную магистраль. Сбоку предусмотрена рукоятка для выпуска воды в ручном режиме.

Устройство обратного клапана

Обратный клапан для водонагревателя служит для предотвращения утечки воды из бойлера, в случае если давлении в водопроводе падает или воду совсем отключают. При первичном заполнении емкости резервуара напор воды открывает пружину запорного элемента, и вода поступает в корпус. При наполнении давление внутри бойлера растет, и как только сравняется с водопроводным, тарельчатый запорный элемент перекрывает доступ воды из водопровода. После этого тэны производят нагрев воды до заданной температуры. Как только откроете кран горячей на раковине или в душе, давление внутри бойлера упадет и вода снова начнет поступать в бойлер.

Герметичность обратного гидроклапана имеет важное значение для обеспечения безопасности эксплуатации водонагревателя. В жилых домах нередки случаи, когда давление в сети падает или прекращается подача воды. При неисправности вода может вытечь из корпуса водонагревателя и тэны будет нагревать воздух внутри.

Если в водонагревателе не предусмотрена автоматика отключающая тэны при сухом нагреве, то это приведет к перегоранию и выходу из строя дорогостоящего оборудования. Особенно это опасно, если в этот момент начнется подача вода, которая попадая на раскаленные тэны, вызовет интенсивное парообразование, что может привести даже к взрыву.

Устройство предохранительной части

Когда мы включаем нагрев воды, то с ростом температуры растет и давление в бойлере. Как только давление превысит значение регулировки пружины в вертикальном ответвлении, клапан откроется и произойдет сброс избыточной воды через штуцер в сливную магистраль. Таким образом предохранительный клапан для водонагревателя, принцип работы которого основан на поддержании нормального давления, обеспечивает безопасное пользование устройством в домашних условиях.

Предохранительный клапан поставляется в комплекте вместе с бойлером. Параметры пружины отрегулированы на расчетное давление при котором происходит работа бройлера. Самостоятельно производить разборку и регулировку пружины категорически воспрещается.

Вы не сможете точно установить параметры, и ваш гидроклапан будет срабатывать или при малом давлении, или при большем, чем то, на которое рассчитана прочность корпуса. Если в первом случае особой опасности нет, просто сброс воды будет происходить раньше, чем она нагреется до заданной температуры.

Ну а во втором случае превышение давления может вызвать серьезные последствия. Ваш водонагреватель превратиться в настоящую бомбу. Давление внутри сосуда может подняться до критического 5-6 атмосфер, происходит огромное накопление пара и взрыв. На рисунке можно увидеть реальную картину к чему приводит неправильная настройка клапана для водонагревателя.

Видео описание

Дополнительно, о том, нужно ли устанавливать предохранительный клапан на бойлер можно просмотреть в видео:

Смотрите также:
Каталог компаний, что специализируются на монтаже инженерных систем.

Подсоединение трубопроводов к водонагревателю

Для обеспечения безопасности пользования водонагревателем лучше если установку бойлера и монтаж всех трубопроводов будет производить опытный профессионал. Ну а если вы решили самостоятельно выполнить установку и подключения бойлера, то надо действовать строго с соблюдением всех норм прилагаемой инструкции к изделию.

Прежде всего, не допустимо устанавливать запорные вентили между предохранительным устройством и входом в бойлер. Можно конечно сказать, что ничего страшного он всегда будет открыт. Но не исключено, что кто-то из ваших гостей случайно закроет этот вентиль, перекрывая тем самым доступ к сбросу излишек воды при случайных повышениях давления. Что может произойти при этом указано выше.

Для перекрытия подачи воды запорный кран можно устанавливать непосредственно перед предохранительным клапаном для водонагревателя. Для сброса воды используют прозрачную пластиковую трубку, которую крепят к штуцеру с помощью хомута. Другой конец трубочки направляют в канализационную систему. Можно конечно поставить ведро для сбора воды, но этой емкости хватит лишь для сбора жидкости при подкапывании. При аварийном сбросе этой емкости может не хватить.

Подсоединение трубопровода от водопровода к предохранительному устройству можно производить гибким армированным шлангом, или с помощью полипропиленовых труб. Поскольку давление в водопроводной сети может без всякой причины повышаться, то можно установить редуктор, ограничивающий колебания напора воды.

Неплохо также установить в систему фильтр для очистки воды от загрязнений. Грязь попадая в бойлер оседает на тэнах и снижает их нагревательную способность. При замене предохранительного клапана, или его ремонте необходимо полностью сливать воду из нагревателя.

Для таких случаев между гидроклапаном и входом в бойлер устанавливают тройник. К тройнику подсоединяется запорный кран и трубопровод, который сливает воду в канализацию. При работе бойлера кран закрыт, а когда надо слить воду, то кран открывают и вода сливается. Такое же устройство устанавливается и на выходе горячей воды. Для защиты от не санкционированного открытия крана, лучше снять рукоятку и хранить ее отдельно.

Другие виды предохранительных устройств

В состав комплекта нового бойлера всегда входит фирменный предохранительный клапан. Но если во время эксплуатации вышел из строя предохранительный элемент, или при перестановке водонагревателя на другое место вы его повредили, то тогда необходимо установить новый. Только в этом случае нельзя устанавливать какой то другой тип устройства. Ниже указаны причины по которым применять другие гидроклапаны не рекомендуется.

Клапан сброса избыточного давления. Данное предохранительное устройство размещается в трубопроводных системах для предотвращения разрушения при резком скачке давления. По своим защитным функциям он похож на гидроклапан, устанавливаемый на водонагреватель, но алгоритм действия у него совсем другой.

Читайте также:
Обратный клапан: когда и для чего нужен, преимущества и недостатки и какой выбрать

Принцип работы его основан на том, что он срабатывает только при аварийной ситуации системы, при этом осуществляется резкий сброс большого объема жидкости в сливную магистраль. Для постоянного выпуска небольших порций жидкости он не предназначен, и нормально работать на бойлере не будет.

Кроме того штатный клапан водонагревателя имеет два назначения, он работает как обратный гидроклапан и как предохранительный. Поэтому если вы все таки рискнете поставить предохранительный клапан сброса давления, то вам в систему надо дополнительно устанавливать обратный клапан. И это еще не все, при срабатывании устройства сброс большой порции воды будет происходить с шумом и вибрацией, что негативно скажется на сроке службы конструкции.

Перепускной клапан для воды – устройство, которое поддерживает заданное давление в системе посредством постоянного сброса излишков воды в сливную магистраль. Его отличие от предохранительного в том, что рабочее давление поддерживается постоянно и слив производится непрерывно. Он схож по принципу действия с редуктором, только редуктор поддерживает постоянное давление после себя, а данный клапан перед собой.

Если вы рискнете поставить его при монтаже, то, как и в первом случае, надо дополнительно ставить обратный клапан. Кроме того, чтобы поддерживать рабочее давление при наполнении, через него будет постоянно сбрасываться вода, что приведет к излишним затратам пользователя.

Основные неисправности предохранительного и способы их устранения

Предохранительное устройство водонагревателя-это тщательно отработанная конструкция у которой очень редко возникают дефекты. Причины могут быть разные: негерметичность обратного клапана, поломка пружины и постоянная течь воды из штуцера слива воды.

Некоторые из этих причин не поддаются ремонту в домашних условиях, особенно если клапан не разборный. В этом случае надо просто купить новый клапан. Ниже мы разберем неисправности, которые можно устранить самому. Но это только в том случае, если гидроклапан можно разобрать.

Первый случай, когда из штуцера слива воды постоянно течет вода. Тут все зависит от величины потока сброса воды. При нагреве водонагревателя небольшие утечки допускаются по нормам эксплуатации. Сброс воды может происходить и в том случае, если давление в водопроводной сети больше чем настройка, например гидроклапан отрегулирован на 6 Бар, а водопроводе 7 Бар. Чтобы устранить этот дефект надо на входе поставить водяной редуктор.

Вода может течь и по причине засорения пружины или тарельчатого запорного элемента клапана. Проверить это можно следующим образом, надо несколько раз поднять и опустить рычаг устройства, при этом он работает как клапан сброса давления. После этого течь воды должна прекратиться и начаться только когда вы производите нагрев воды. Если же вода продолжает течь, то надо разобрать клапан прочистить и поставить на место, а если это не поможет, то заменить на новый.

Читайте также:
Какое давление должно быть в гидроаккумуляторе: особенности настройки реле

Другой случай если при нагреве до высокой температуры у вас совсем не капает вода из штуцера. Здесь может быть две причины, это засорение отверстия штуцера или неисправность предохранительной части. Если прочистка не помогла, то меняйте гидроклапан.

Еще одна возможная причина отказа, это когда обратный клапан на водонагреватель не обеспечивает герметичность. В результате, когда в доме отключат воду, то из водонагревателя вытечет вся жидкость. Если есть автоматика, то это не опасно, просто без воды нагрев не будет происходить. А вот без автоматики при включении нагрева без воды тэны просто сгорят.

Проверить этот дефект можно открутив рукав, который крепится снизу. Вода не течет, или чуть-чуть подкапывает, тогда все нормально. В случае, когда вода бежит сильной струей, надо полностью менять запорное устройство.

Как выбрать новое изделие

Необходимость покупки нового гидроклапана может возникнуть в следующих случаях:

• вы покупаете бывший в употреблении бойлер без комплектующих устройств;
• при переносе водонагревателя на другое место клапан потерялся;
• клапан неисправен и его нельзя починить.

Если сохранилась документация на устройство, то проблем по покупке нового нет. Главным критерием при подборе является давление настройки предохранительной части, которое указано в инструкции по эксплуатации. Такой параметр обычно указывается на корпуса в МПа, например 0,7 МПа, это 7 Бар или атмосфер. Осталось только подобрать изделие с подходящими размерами резьбы, чтобы они соответствовали резьбе на бойлере.

В том случае, когда документации нет, и старый клапан отсутствует, то выбрать новый немножко сложнее. Прежде всего, надо попробовать найти в Интернете по обозначению устройства его технические данные. Если это не удалось сделать, может быть табличка с обозначением стерлась или отпала со временем, то лучше поставить гидроклапан с регулировкой на небольшое давление, например 0,8 МПа.

Если этого недостаточно, и ваш клапан постоянно срабатывает и сбрасывает воду, не давая ей нагреться, то тут два выхода. Или уменьшите температуру нагрева, или поменяйте его с более высоким уровнем настройки. Как вариант в этом случае можно использовать перепускной клапан в комплекте с обратным. Он имеет ручную регулировку и с его помощью можно подобрать необходимые параметры рабочего давления.

Видео описание

Еще о предохранительном клапане в этом видео:

Читайте также:
Как слить воду с водонагревателя: разные способы для разных случаев

Заключение

Водонагреватель в жилом доме – это возможность в любое время неограниченно пользоваться горячей водой. Но не следует забывать о правилах безопасного монтажа и эксплуатации устройства. Необходимо регулярно следить, чтобы предохранительный клапан для бойлера был в рабочем состоянии, чтобы не было утечек на трубопроводах. И тогда вы сможете в течение долгого времени безопасно пользоваться данным прибором.

Источник https://nhi-group.ru/articles/klapan_predohraniteljnyj_vse/

Источник https://m-strana.ru/articles/predokhranitelnyy-klapan/