Специальный пружинный предохранительный клапан. Клапаны предохранительные. Предохранительные клапаны рычажного типа

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

Клапан предохранительный пружинный фланцевый 17с28нж - это один из основных видов , который применяется для защиты трубопроводного оборудования. Клапан предохранительный пружинный 17с28нж предназначен для защиты оборудования и трубопровода, от недопустимого превышения давления в системе. Обеспечение безопасных значений давления, осуществляется путем автоматического сброса избытков рабочей среды в специально установленный, отводящий трубопровод или в атмосферу, а при восстановлении рабочего давления, предохранительный клапан 17с28нж прекращает сброс рабочей среды.

Клапан предохранительный пружинный 17с28нж монтируется с оборудованием и с помощью фланцевого соединения. Клапан предохранительный пружинный 17с28нж фланцевый имеет срок службы более 11 лет, а производитель даёт на него гарантию 18 месяцев со дня ввода клапана в эксплуатацию. Предохранительный клапан 17с28нж негерметичен по отношению к внешней среде.

Материал основных деталей, из которых производится предохранительный пружинный клапан 17с28нж с фланцевым соединением:

Корпус, крышка - Сталь 25Л
Диск, седло - Сталь 20Х13
Шток - Сталь 20Х13/Сталь 40
Прокладка - АД1М
Пружина - 50ХФА

Устройство предохранительного пружинного клапана 17с28нж

1 .Колпак

2 . Регулирующий винт

3 . Пружина

4 . Крышка

5 . Шток

6 . Узел ручного подрыва

7 . Узел золотника

8 . Седло

9 . Корпус

Габаритные и присоединительные размеры предохранительного клапана 17с28нж

DN, мм

Размеры, мм

Технические характеристики предохранительного клапана 17с28нж

Наименование	Значение
Диаметр номинальный, DN, мм
Диаметр отверстия в седле dc, мм
Допустимые протечки в затворе, см 3 /мин	5-для воздуха 1-для воды		10-для воздуха 2-для воды
Площадь сечения седла Fс, мм 2 , не менее
Давление номинальное на входе РN, МПа (кгс/см 2)
Давление номинальное на выходе РN, МПа (кгс/см 2)
Давление полного открытия Рп.о. МПа (кгс/см 2), не более	Для газообразных сред: Рн+0,05 (0,5) для Рн<0,3 МПа; 1,15 Рн для Рн>0,3 МПа Для жидких сред: Рн+0,05 (0,5) для Рн<0,2 МПа; 1,25 Рн для Рн>0,2 МПа
Давление закрытия Рз	не менее 0,8 Рн
Пределы давлений настройки пружины, Рн МПа (кгс/см 2), не менее	0,05-0,15 (0,5-1,5); 0,15-0,35 (1,5-3,5); 0,35-0,7 (3,5-7,0); 0,7-1,0 (7-10); 1,0-1,6 (10-16)
Температура окружающей среды, ÐС		от минус 40 до 40

Температура рабочей среды, ÐС		от минус 40 до 450

Характеристика рабочей среды	Вода, пар
Коэффициент расхода?	0,8 для газообразных; 0,5 для жидких сред
Присоединительные размеры и размеры уплотнительных поверхностей корпуса	по ГОСТ 12815-80 исп.1 ряд 2
Масса без фланцев (кг)

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).

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.

Предохранительный клапан представляет собой защитное устройство, которое предотвращает обратный ход вещества по трубопроводу и выпускает его излишки в область низкого давления или атмосферу. Это незаменимое устройство, так как позволяет сохранить насосы, оборудование и сам трубопровод в случае аварийных ситуаций.

Какими бывают предохранительные клапаны?

Конструкция устройства максимально проста: запорный элемент и задатчик, который обеспечивает силовое напряжение на него. Запорный элемент, в свою очередь, складывается из затвора и седла.

Выделяют несколько разновидностей клапана:

пружинный предохранительный клапан — давлению рабочего вещества противостоит сила сжатой пружины. Величина давления определяется силой сжатия, а диапазон возможной настройки клапана — упругостью детали;
рычажный — рабочее вещество сдерживается с помощью рычажного механизма. Размер, давление и общий диапазон действия определяются весом груза и протяженностью рычага;
малоподъемный — затвор поднимается только на 0,05 диаметра седла. Механизм открытия — пропорциональный. Такие устройства выделяются небольшой пропускной способностью, низкой стоимостью и простым строением;
полноподъемный — затвор поднимается на высоту диаметра седла или чуть больше. Механизм двухпозиционный. Обычно устанавливаются на трубопроводах, по которым двигается пар или сжатый воздух. Выделяется способностью пропускать большое количество рабочего вещества и более высокой стоимостью.

Какими плюсами обладают предохранительные устройства?

максимально простое строение — гарантирует легкость и быстроту ремонта и замены износившихся деталей;
небольшие размеры и малая масса;
широкий ценовой диапазон, который позволяет приобрести изделие по наиболее выгодно стоимости.

Предохранительный клапан позволяет трубопроводу качественно функционировать в условиях повышенного давления и в условиях резких перепадов давления.