Предохранительный клапан — устройство, назначение, работа, типы

Предохранительный клапан — устройство, назначение, работа, типы

Обязательным элементом каждой гидросистемы, функционирующей под высоким давлением, считается предохранительный клапан. Устройство специально предназначено для защиты систем от чрезмерного превышения давления, ограничивая его предельную границу. При приближении к опасной отметке сбросной клапан срабатывает, осуществляя сброс рабочей среды до момента нормализации внутрисистемного давления.

Предохранительный клапан с переливным золотником

Более стабильно давление держат двухкаскадные клапаны (рис. 63), в которых малый предохранительный клапан точно отрегулирован и управляет работой переливного клапана. Переливной клапан находится под гидростатическим давлением сверху и снизу и под действием пружины, стремящейся его закрыть. Верхняя и нижняя полости соединены дросселем. При превышении давления сверх допустимого клапан, регулируемый пружиной, открывается, давление в верхней полости за счет потери в дросселе уменьшается и переливной клапан поднимается вверх, обеспечивая сброс жидкости.

Рис. 63. Предохранительный клапан с переливным золотником 1 – пружина предохранительная клапана;

1 – предохранительный клапан; 3 – дроссель; 4 – пружина переливного золотника; 5 – переливной золотник

Теория

В кубе кипит спиртсодержащая жидкость. Если выходное отверстие для пара будет перекрыто, начнет расти давление. Одновременно будет повышаться и температура кипения жидкости. Энергия щедро льется в куб и накапливается каждую секунду, но этот процесс не бесконечен. Рано или поздно произойдет механическая разгерметизация куба. Например, сорвет хомут, и крышка выстрелит в потолок. Если бы на этом всё закончилось, то и обсуждать было бы нечего. Легкий ремонт кухни, замена люстры – дела житейские.

Однако после разгерметизации давление в кубе резко падает, в результате вся накопленная энергия освобождается и приводит к резкому, взрывообразному закипанию всего объема навалки (спиртосодержащей жидкости в кубе). Образовавшийся спиртовой пар вылетает из куба, попутно вынося с собой изрядную долю навалки.

Принцип работы

Предохранительный защитный клапан – устройство прямого действия. Когда резервуар водонагревательного устройства наполняется, сила воздействия жидкости отжимает тарельчатый клапан, давая возможность заполнить емкость.

После заполнения бака водяной напор внутри станет больше, под его воздействием обратный клапан большого цилиндра закроется, препятствуя оттоку обратно через водопроводную систему. По мере уменьшения жидкости внутри резервуара ее сила воздействия постепенно снижается. Обратный клапан отжимается, возобновляя заполнение бака.

Увеличение температуры повышает уровень напора. Под его воздействием, выше допустимого значения, срабатывает тарельчатая конструкция маленького цилиндра, открывается дренажное отверстие, лишний объем выводится наружу. Давление внутри системы выравнивается, обратный возвращается к первоначальному положению.

Установка и регулировка узла безопасности

Установить предохранительный клапан на бойлер способен любой человек без помощи сантехника. Правильная монтажная схема указывает, что узел безопасности крепят на патрубок входа холодной воды в водонагреватель. Ниже идут краны, фильтра и другие элементы обвязки.

Устанавливается клапан на водонагреватель в такой последовательности:

• Установка предохранительного клапана осуществляется непосредственно на патрубок входа холодной воды, идущий внутрь водонагревателя. Часто между ними ставят разъемный переходник – «американку» для удобства демонтажа при обслуживании.
• На резьбу патрубка или переходника наматывают фум ленту для уплотнения соединения. Узел безопасности накручивают так, чтобы стрелка на корпусе была направлена в сторону бойлера.
• При накручивании на водонагреватель предохранительного клапана нужно остановиться, когда почувствуется упор. На дешевых моделях монтажный предохранитель отсутствует. Деталь накручивают на четыре оборота. Больше проворачивать нельзя. Резьба патрубка закроет канал штуцера для слива воды.

После установки стоит заглянуть внутрь корпуса со стороны обратного клапана. Внутри отверстия виднеется седло и сама пластина запорного механизма. Для проверки работоспособности пальцем или карандашом надавливают пластину. Она должна податься внутрь, а при отпускании возвратиться на исходное место.

Когда вся схема будет собрана, приступают к регулировке узла безопасности:

• Водонагреватель заполняют водой, подают напряжение и выставляют на терморегуляторе максимальную температуру. Предстоит подождать, пока произойдет полный нагрев, и автоматика отключит ТЭН.
• Из штуцера должны появиться капли жидкости. Если их нет, прокручивают регулировочный винт до получения положительного результата.
• После регулировки рычажком стравливают из бака немного воды, после чего возвращают механизм в закрытое состояние. Капель из штуцера прекратится. Внутрь бака поступит новая порция воды. ТЭН ее нагреет, и жидкость вновь начнет капать из штуцера.
• Отрегулированный на максимальную температуру механизм всегда сработает при превышении допустимого рубежа. Теперь на регуляторе можно задать меньшую рабочую температуру, например, 50–60 о С. При достижении такого порога из штуцера жидкость не будет капать.

На работоспособность рычага принудительного слива и срабатывания при максимальной температуре проверяют группу безопасности 1 раз в месяц. Если отсутствует регулировочный винт и не срабатывает механизм по нужным параметрам, деталь заменяют.

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.

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.

Предохранительные клапаны классифицируются следующим образом

По принципу действия

• клапаны прямого действия, открывающиеся непосредственно под действием давления рабочей среды;
• клапаны непрямого действия, в этом случае открытие главного предохранительного клапана осуществляется с помощью специального привода. Клапаны непрямого действия подразделяются на клапаны:
• импульсно-предохранительные, в которых импульсом для срабатывания служит та же рабочая среда, поступающая из импульсного предохранительного клапана, настроенного на заданное повышение давления;
• клапаны со вспомогательным управлением, в которых осуществляется принудительное открытие от постороннего источника энергии.

Клапаны со вспомогательным управлением комбинированные — клапаны, в которых главный клапан должен работать и как клапаном со вспомогательным управлением, и как клапан прямого действия на случай выхода из строя вспомогательного управления.

По характеру подъема замыкающего органа

• клапаны пропорционального действия (используются на несжимаемых средах), имеющие пропорциональную характеристику подъема. В них подъем золотника происходит равномерно, пропорционально повышению давления в системе. Эти клапаны иногда называют разгрузочными, перепускными, а также регуляторами давления «до себя».
• клапаны двухпозиционного действия. В этих клапанах после небольшого повышения давления золотник рывком поднимается на заданную величину практически без изменения давления среды. Такие клапаны применяются в системах с постоянным расходом газа в аварийном режиме. Пропорциональный или двухпозиционный подъем золотника в клапанах обеспечивается их конструктивным исполнением.

По высоте подъема замыкающего органа

По способу выпуска избыточной среды

• открытые, в которых рабочая среда выпускается в атмосферу (такие клапаны работают без противодавления);
• закрытые — не сообщающиеся с атмосферой (такие клапаны выпускают рабочую среду в закрытую систему).

По виду нагрузки на золотник

• грузовые (или рычажно-грузовые), в которых герметизация запорного органа обеспечивается с помощью груза;
• пружинные, в которых герметизация запорного органа обеспечивается усилием пружины. Эти клапаны находят наиболее широкое распространение. Они просты по конструкции, обладают высокой чувствительностью и надежностью в эксплуатации.
• рычажно-пружинные клапаны — применяются очень редко;
• магнитно-пружинные клапаны, в которых усилие магнита добавляется к усилию пружины при закрытом клапане, чем достигается высокая герметичность в затворе;
• клапаны с газовой камерой, у которых нагрузка на золотник создается сжатым газом, находящимся в герметически закрытой камере и действующим через специальную мембрану и шток на золотник клапана.

По направлению воздействия среды на золотник клапана

• клапаны с подачей среды под золотник;
• клапаны с подачей среды на золотник. Чувствительным элементом здесь может служить поршень, сильфон или мембрана. По виду разгрузки послезолотниковой зоны:
• неразгруженные, в которых на золотник действует неуравновешенное усилие от статического и динамического противодавлении, последнее возникает из-за наличия сопротивления отводящей линии. Предназначены для установки в линиях с малым сопротивлением на сбросе и при постоянном статическом противодавлении, изменение которого не рекомендуется изменять более 10%.
• разгруженные, в которых усилие противодавления не воздействует на золотник на площади, равной площади прохода в седле. Они выполняются с разгрузочньм элементом в виде сильфона, мембраны или поршня и предназначены для работы в системах с большим и переменньм противодавлением.

Варианты замены

В ряде случаев вместо предохранительного клапана для бойлера устанавливается его «подрывной» аналог, предназначенный исключительно для аварийного сброса используемой в системе отопления жидкости. Несмотря на то что функции двух модификаций схожи, по принципу действия они отличаются в корне. Такой механизм срабатывает только в аварийных ситуациях, поскольку основное его назначение – залповый сброс больших масс жидкости. Для постепенного стравливания малых порций воды за счет открытия канала он не подойдет. Соответственно, срабатывать нормально такой регулятор давления не будет.

Другой вариант решения проблемы – установка одного обратного клапана, не позволяющего воде спокойно стекать при понижении давления в трубах. Однако в этом случае установленный защитный механизм не спасает от повышения давления внутри бойлера. Этот подход оказывается совершенно неподходящим и неработоспособным.

Обратный клапан – механизм, без которого невозможна эксплуатация ни одной системы водоснабжения. При его наличии возрастает эффективность работы отопительного бойлера и его безопасность для человека. Вдобавок возрастает показатель эксплуатационного ресурса отопительной системы.