Предохранительные клапаны применяются в промышленных масштабах и устанавливаются на магистрали с целью сброса из трубопровода лишнего потока рабочей среды для снижения уровня давления (разновидностью бытового предохранительного клапана является кран Маевского, стравливающий воздух из систем отопления).

Устройство и типы предохранительных клапанов

Основным элементом предохранительного клапана является клапан, шток, регулировочные элементы, настроечные пружины. По конструкции предохранительные клапаны бывают рычажно-грузовые (рабочая среда давит на золотник, и этому давлению противодействует сила груза) и магнито-пружинные (приводятся в действие электромагнитным приводом).

Виды предохранительных клапанов:

• прямого действия. Срабатывает при превышении давления выше нормы;
• непрямого действия. Срабатывают при воздействии постороннего импульса (например, от электрического, применяются для дистанционного управления);
• пропорционального действия. Применяются в несжимаемых средах;
• двухпозиционного действия.

Видео работы клапана предохранительного

Также предохранительные клапаны бывают малоподъемные (подъем запирающей детали - 1/20 диаметра седла), полноподъемные (1/4 седла, предназначены на магистралях большой пропускной способности), среднеподъемные. Обратные клапана являются разновидностью предохранительной арматуры. Также предохранительные клапана делятся на запорные и регулирующие. Настройка предельного давления проводится в момент установки путем изменения положения регулировочного винта, сжимающего прижимную пружину.

• Рекомендуем пружинные предохранительные клапаны! В отличие от мембранных, они оснащены дополнительными устройствами, предотвращающими примерзание золотника к седлу.

Если вы зашли на наш сайт, значит вы ищете, где бы купить запорную трубопроводную арматуру по оптимальной цене. Вы сделали правильный выбор! Интернет-каталог "Профтайл" предлагает вам лучшие цены от поставщиков без посреднической наценки. При покупке комплектующих на сумму от 3000 рублей вы получаете оптовые цены и оперативную доставку в течение 3-х дней.

• Обратите внимание, что на сайте предлагается более 5-ти вариантов оплаты, но некоторые из них имеют комиссию. Обратитесь к менеджеру, чтобы подобрать оптимальную комплектацию запорной арматуры по лучшей цене!

Интернет-каталог "Профтайл": успешное партнерство - залог доверия и долгого сотрудничества!

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:

1. По типу замыкающего клапана:
   • пропорциональный;
   • двухпозиционный.
2. По высоте подъема замыкающего органа:
   • малоподъемные;
   • среднеподъемные;
   • полноподъемные.
3. 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.

Все сосуды, работающие под повышенным давлением, должны быть снабжены предохранительными устройствами от повышения давления. Для этого используются:

рычажно-грузовые ПК;

предохранительные устройства с разрушающимися мембра нами;

Рычажно-грузовые ПК не допускаются к использованию на передвижных сосудах.

Принципиальные схемы основных типов ПК приведены на рисунках 6.1 и 6.2. Груз на рычажно-грузовых клапанах (см. рис. 6.1,6) должен надежно фиксироваться в заданном положении на рычаге после тарировки клапана. Конструкция пружинного ПК (см. рис. 6.1, в) должна исключать возможность затяжки пружины сверх установленной величины и предусматривать устройство для

Рис . 6.1. Принципиальные схемы основных типов предохранительных клапанов:

1 - грузовой с прямым нагружением;б - рычажно-грузовой; в - пружинный с прямым нагружением;1 - груз;2 - рычаг;3 - отводящий трубопровод;4 - пружина.

проверки исправности действия клапана в рабочем состоянии путем принудительного открывания его во время работы. Устройство пружинного предохрани тельного клапана показано на рис. 6.3. Количество ПК, их размеры и пропускная способность должны рассчитываться так, чтобы в Рис. 6.2. Разрывная предохранительная мембрана не превышала более чем на 0,05 МПа для сосудов с давлением до 0,3 МПа, на

15% - для сосудов с давлением от 0,3 до 6,0 МПа, на 10% - для сосудов с давлением более 6,0 МПа. При работающих ПК допускается превышение давления в сосуде не более чем на 25% при условии, что это превышение предусмот рено проектом и отражено в паспорте сосуда.

Пропускная способность ПК определяется по ГОСТ 12.2.085.

На все предохранительные устройства должны быть паспорта и инструкции по эксплуатации.

При определении размера проходных сечений и количества предохранительных клапанов важное значение имеет расчет пропускной способности клапана на G(в кг/ч). Он выполняется по методике, изложенной в ССБТ. Для водяного пара величина рассчитывается по формуле:

G=10B 1 B 2 α 1 F(P 1 +0,1)

Рис . 6.3. Устройство пружинного

предохранительного клапана:

1 - корпус; 2 - золотник; 3 - пружина;

4 - отводящий трубопровод;

5 - защищаемый сосуд

где bi - коэффициент, учитывающий физико-химические свойства водяного пара при рабочих параметрах перед предохранительным клапаном; может быть определен по выражению (6-7); изменяется от 0,35 до 0,65; коэффициент, учитывающий соотношение давлений перед и за предохранительным клапаном, зависит от показателя адиабатыk и показателя β, при β<β кр =(2-(k+1)) k/(k-1) коэффициент B 2 = 1, показатель β вычисляют по фор муле (6.8); коэффициент B 2 изменяется от 0,62 до 1,00; α 1 - коэффициент рас хода, указываемый в паспортах предохранительных клапанов, для современ ных конструкций низкоподъемных клапанов α 1 = 0,06-0,07, высокоподъем ных - α 1 =0,16-0,17,F - площадь проходного сечения клапана, мм 2 ;Р 1 - максимальное избыточное давление перед клапаном, МПа;

B 1 =0,503(2/(k+1) k/(k-1) *

где V \ - удельный объем пара перед клапаном при параметрах P 1 иТ 1, ) м 3 /кг - температура среды перед клапаном при давлении Р ь °С.

(6.7)

β = (P 2 + 0,1)/(P 1 +0,1), (6.8)

где P 2 - максимальное избыточное давление за клапаном, МПа.

Показатель адиабаты k зависит от температуры водяного пара. При температуре пара 100 °Сk = 1,324, при 200 "Сk = 1,310, при 300 °Сk = 1,304, при 400 "Сk = 1,301, при 500° Ck = 1,296.

Суммарная пропускная способность всех установленных предохранительных клапанов должна быть не менее максимально возможного аварийного притока среды в защищаемый сосуд или аппарат.

Предохранительные мембраны (см. рисунки 6.2 и 6.4) представляют собой специально ослабленные устройства с точно рассчитанным порогом разрушения по давлению. Они просты по конструкции и в то же время обеспечивают высокую надежность защиты оборудования. Мембраны полностью герметизируют сбросное отверстие защищаемого сосуда (до срабатывания), дешевы и просты в изготовлении. К их недостаткам относятся необходимость замены после каждого срабатывания, невозмож ность точного определения давления срабатывания мембраны, что заставляет повышать запас прочности защищаемого оборудования.

Мембранные предохранительные устройства могут устанавливаться вместо рычажно-грузовых и пружинных предохранительных клапанов, если эти клапаны в условиях конкретной среды не могут быть использованы вследствие их инерционности или других при чин. Они устанавливаются также перед ПК в случаях, когда ПК не могут надежно работать вследствие особенностей воздействия рабочей среды в сосуде (коррозия, кристаллизация, прикипание, примерзание). Мембраны устанавливаются еще параллельно с ПК для увеличения пропускной способности систем сброса давления. Мембраны устанавливаются еще параллельно с ПК для Увеличения пропускной способности систем сброса давления. Мембраны могут быть разрывными (см. рис. 6.2), ломающимися, отрывными (рис. 6.4), срезными, выщелкивающимися. Толщину разрывных мембран А (в мм) рассчитывают по формуле:

PD /(8σ вр K t )((1+(δ/100))/(1+((δ/100)-1)) 1/2

где D - рабочий диаметр;Р- давление срабатывания мембраны, σ вр - предел прочности материала мембраны (никель, медь, алюминий и др) при растяжении;К 1 - температурный коэффициент, изменяющийся от 0,5 до 1,8; δ - относительное удлинение материала мембраны при разрыве, %.

Для отрывных мембран величиной, определяющей давление срабатывания,

является диаметр D H (см. рис. 6.4), который рассчитывают как

D н =D(1+P/σ вр) 1/2

Мембраны должны иметь маркировку, установленного Правилами содержания. Предохранительные устройства должны устанавливаться на патрубках или трубопроводах, непосредственно присоединенных к сосуду. При установке на одном патрубке (или трубопроводе) нескольких предохранительных устройств площадь поперечного сечения патрубка (или трубопровода) должна быть не менее 1,25 суммарной площади сечения ПК, установленных на нем.

Не допускается установка какой-либо запорной арматуры меж ду сосудом и предохранительным устройством, а также за ним. Кроме того, предохранительные устройства должны размещаться в местах, удобных для их обслуживания.

Предохранительные устройства . Предохранительные устройства (клапаны) должны автоматически предотвращать повышение давления сверх допустимого путем выпуска рабочей среды в атмосферу или утилизационную систему. Требуется установка не менее двух предохранительных устройств.

На паровых котлах давлением 4 МПа должны устанавливаться только импульсные предохранительные клапаны.

Диаметр прохода (условный), устанавливаемых на котлах рычажно-, ; грузовых и пружинных клапанов, должен быть не менее 20 мм. Допуск уменьшение этого прохода до 15 мм для котлов паропроизводительностью до 0,2 т/ч и давлением до 0,8 МПа при установке двух клапанов.

Суммарная пропускная способность устанавливаемых на паровых котлах предохранительных устройств должна быть не менее номинальной производительности котла. Расчет пропускной способности предельных устройств паровых и водогрейных котлов должен выполняться по 14570 «Клапаны предохранительные паровых и водогрейных котлов. Технические требования».

Места установки предохранительных устройств определеными. В частности, в водогрейных котлах они устанавливаются на выходных коллекторах или барабане.

Методика и периодичность регулирования предохранительных нов (ПК) на котлах указывается в инструкции по монтажу и эксе Клапаны должны защищать сосуды от превышения в них давления более на 10 % расчетного (разрешенного).

Краткий ответ: Все сосуды, работающие под повышенным давлением, должны быть снабжены предохранительными устройствами от повышения давления. Для этого используются:

пружинные предохранительные клапаны (ПК);

рычажно-грузовые ПК;

импульсные предохранительные устройства, состоящие из главного ПК и управляющего импульсного клапана прямого действия;

предохранительные устройства с разрушающимися мембранами;

другие предохранительные устройства, применение которых согласовано с Госгортехнадзором России.

Клапан предохранительный пружинный (КПП) – вид трубопроводной арматуры, предназначенный для автоматической защиты оборудования и трубопроводов от превышения давления свыше заранее установленной величины посредством сброса избытка рабочей среды и обеспечивающий прекращение сброса при давлении закрытия и восстановлении рабочего давления.

Основные сборочные единицы и детали клапана:

1 - корпус, 2 - седло, 3 - золотник, 4 - крышка, 5 - шток, 6 - гайка, 7 - шпилька, 8 - пружина, 9 -сильфон (устанавливается в сильфонных клапанах), 10 - стопорный винт, 11 - регулировочная втулка, 12 -направляющая втулка, 13 - перегородка, 14 - регулировочный винт, 15 - колпак, 16 – резьбовой фланец.

Принцип работы. При нормальном рабочем давлении усилие сжатой пружины прижимает золотник к седлу (проход для сброса рабочей среды закрыт). При повышении давления сверх установленной величины на золотник начинает действовать противоположно направленная сила, которая сжимает пружину, и золотник поднимается, открывая проход для сброса рабочей среды. После снижения давления перед клапаном до давления закрытия золотник под действием пружины вновь прижимается к седлу, прекращая сброс среды.

Установочное положение – вертикальное, колпаком вверх.

Герметичность затвора – класс «В» ГОСТ Р 54808. По требованию заказчика возможно изготовление с другими классами герметичности.

Возможные исполнения клапанов:

• Герметичным колпаком, имеющим узел принудительного открытия, и без такового узла.
• Уравновешивающим сильфоном.
• Термозащитной перегородкой.
• «Открытой» крышкой.
• Стопорным элементом, препятствующим срабатыванию клапана.

Присоединение к трубопроводу:

• фланцевое;
• под линзовую продладку (фланец по ГОСТ 9399);
• штуцерное;
• цапковое.

Клапаны с сильфоном.

Сильфон – механизм, компенсирующий действие противодавления на выходе из клапана. Сильфон предназначен для защиты пружины клапана от вредного воздействия агрессивной рабочей среды в условиях повышенных или пониженных температур. Сильфонные клапаны изготавливаются из сталей марок 12Х18Н9ТЛ и 12Х18Н12МЗТЛ и предназначены для рабочих сред с температурой от минус 60 °С и ниже. Обозначение сильфонных клапанов: КПП4С, КППС.

Исполнение уплотнительных поверхностей и присоединительные размеры фланцев клапана – по ГОСТ 12815-80, ряд 2, строительные длины – по ГОСТ 16587-71.

Клапаны DN 25 PN 100 кгс/см2 могут изготавливаться со штуцерными концами для присоединения к трубопроводу по ГОСТ 2822-78, а также с фланцевым соединением по ГОСТ 12815-80, ряд 2.

Предохранительные клапаны номинальным давлением PN 250 кгс/см2 и PN 320 кгс/см2, как и другие модели, предназначены для защиты оборудования от недопустимого превышения давления посредством автоматического сброса избытка рабочей среды. Используются на оборудовании с жидкими и газообразными рабочими средами, не вызывающими коррозию корпусных деталей более 0,1 мм.

Предохранительные клапаны со штампосварным корпусом могут изготавливаться с индивидуальной строительной длиной (L и L1), высотой (H) и присоединительными размерами фланцев, что позволяет использовать их в качестве заменителей импортной арматуры без изменения уже смонтированного оборудования и трубопроводов.

Расчет пропускной способности клапанов – по ГОСТ 12.2.085-2002.

Давление настройки, Рн – наибольшее избыточное давление на входе в предохранительный клапан, при котором затвор закрыт и обеспечивается заданная герметичность затвора.

Давление начала открытия, Рн.о. (давление начала трогания; установочное давление) – избыточное давление на входе в предохранительный клапан, при котором усилие, стремящееся открыть клапан, уравновешено усилиями, удерживающими запирающий элемент на седле. При давлении начала открытия заданная герметичность в затворе клапана нарушается и начинается подъем запирающего элемента.

Давление полного открытия, Рп.о. – избыточное давление на входе в предохранительный клапан, при котором совершается ход арматуры и достигается максимальная пропускная способность.

Давление закрытия, Рз (давление обратной посадки) – избыточное давление на входе в предохранительный клапан, при котором после сброса рабочей среды происходит посадка запирающего элемента на седло с обеспечением заданной герметичности затвора. Давление закрытия клапанов, Рз – не менее 0,8 Рн.

Противодавление – избыточное давление на выходе арматуры (в частности, из предохранительного клапана).

Противодавление представляет собой сумму статического давления в выпускной системе (в случае закрытой системы) и давления, возникающего от ее сопротивления при протекании рабочей среды.

Обязательная минимальная информация для заказа.

При заказе клапанов необходимо заполнить опросный лист (Приложение В):

• тип изделия, обозначение, обозначение типа (по таблице фигур);
• номинальный диаметр входного патрубка, DN, мм;
• номинальное давление, PN, кгс/см2;
• давление настройки (Рн, кгс/см2) или номер пружины (при указании только номера пружины клапан настраивается на минимальное значение из диапазона указанной пружины);
• материал корпуса;
• наличие в конструкции клапана узла ручного подрыва;
• наличие в конструкции клапана сильфона.

Пример обозначения при заказе клапана предохранительного пружинного:

Пример обозначения при заказе клапана предохранительного пружинного DN 50 PN 16 кгс/см2 из стали 12Х18Н9ТЛ с узлом ручного подрыва, давлением настройки – Рн=16 кгс/см2, модели КПП4Р по ТУ 3742-005-64164940-2013:

Клапан предохранительный КПП4Р 50-16 DN 50 PN 16 кгс/см2, Рн=16 кгс/см2, 17нж17нж. При оформлении заказа особо оговаривается необходимость комплектации клапанов ответными деталями (ответные фланцы, прокладки, шпильки, гайки; для клапанов DN 25 PN 100 – ниппели с накидными гайками и прокладками).

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:

1. 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.
2. Рабочий элемент, представляющий подвижный золотник, включает две тарелки со специальной герметичной прокладкой между ними и шток.
3. 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.