Предохранительный клапан

Варианты монтажа

Чтобы обеспечить надежное и безопасное функционирование клапана в системе отопления, рекомендуется производить монтаж в соответствии со всеми правилами. Найти их можно в специальной нормативной документации. Правила отличаются в зависимости от мощности и рабочего давления системы. Но основные принципы все же сохраняются, среди них:

• В отопительной системе данный прибор необходимо устанавливать на подающем трубопроводе непосредственно после котла. Если мощность теплового генератора велика, допускается устанавливать два клапана.
• Предохранительный клапан на обратном трубопроводе систем отопления монтируется только для обеспечения горячего водоснабжения в наивысшей точке бойлера.
• Также неприемлемо сужение канала в местах между магистралью клапаном, недопустимо устройство запорной арматуры.
• Сбросные патрубки следует выводить в канализационную систему или другое безопасное место. На данной линии совершенно недопустима установка запорных устройств.

Классификация оборудования

Существуют следующие виды предохранительных клапанов:

1. Клапан пружинный.
2. Клапан мембранный.
3. Клапан обратный.

Предохранительный клапан пружинного типа является наиболее распространенным. Особенно часто применяется в системах при отоплении и горячем водоснабжении. Его основными преимуществами являются сравнительно простая конструкция и легкое регулирование.

Двухпозиционные агрегаты, клапаны прямого и непрямого действия – это разновидности оборудования пружинных предохранительных клапанов.

Существуют механизмы рычажного типа, которые тоже защищают систему от чрезмерно повышенного давления. Они состоят из золотника и груза. Так же в них есть рычаг. Эти устройства очень громоздкие. Поэтому применяются на трубах с диаметром более 50 сантиметров.

Предохранительные клапаны мембранного типа имеют в своей конструкции мембрану. Это ее основной элемент. Принцип действия состоит в разрыве мембраны. Разрыв происходит при повышении напора до критического уровня.

Такие клапаны герметичные, простые в изготовлении. И отличаются быстротой срабатывания. Но они требуют смены мембраны после каждого срабатывания. По этой причине рядом с мембранным клапаном всегда ставят пружинное устройство. Мембранные предохранительные клапаны бывают двух видов:

• с разрывной мембраной
• с хлопающей мембраной

Первый тип применяется в жидкостях и газообразных средах. Мембрана имеет форму купола, и бывает плоская форма мембраны. С изменением силы давления мембрана разрывается.

Второй вид мембранного клапана используется в рабочих средах с газообразным состоянием. При изготовлении мембраны используют специальную ткань из каучука. Вверху и внизу такой мембраны предусмотрены ножи.

Если давление повышается или понижается до определенных пределов, мембрана только выгибается. А если давление изменяется до критической отметки, мембрана касается ножей, и разрезается. Или, при недостаточном давлении, происходит пополнение запасов пара от дополнительной емкости. Таким образом происходит защита труб от перепадов давления при помощи мембранного предохранительного клапана.

Обратный предохранительный клапан устанавливается при использовании водонагревательного оборудования. Он необходим для предотвращения повышения рабочего давления внутри нагревательных приборов.

При определенных условиях в системах отопления и водоснабжения жидкость может начать течь в обратном направлении. Довольно частый пример – это когда горячая вода передавливает холодную или наоборот. Для таких случаев необходим обратный предохранительный клапан.

Маркировка устройств

Предохранительные клапаны подлежат обязательной маркировке. На корпус предохранительного клапана наносятся:

• обозначение изделия
• стрелка, которая указывает направление потока среды
• значение номинального давления
• значение номинального диаметра клапана
• заводской номер клапана
• дата изготовления

Маркировочную табличку прикрепляют, как правило, к крышке клапана или к наружной поверхности выходного фланца

Монтаж

Правил монтажа сантехнического и отопительного оборудования настолько много, что люди получают для этого профильное образование.

Однако в самых общих чертах принципы установки предохранительного клапана выглядят так:

• как правило, монтаж производится в точке наибольшего парообразования – верхней точки всей системы до запорного крана;
• клапан должен быть установлен вертикально, вниз носиком, чтобы выходящий пар, во-первых, никого не обжог, а во-вторых – мог конденсироваться внутри трубки, которую таким образом удобнее отвести к канализации;
• устройство становится на линию с холодной водой.

Мнение эксперта
Гребнев Вадим Савельевич
Монтажник отопительных систем

Для монтажа необходимо перекрыть воду в контуре, остановить нагрев бойлера и отключить его от сети, а затем слить всю воду из контура. Резьба перед выходным каналом холодного трубопровода покрывается паклей, следом используется фум-лента.

Предохранительный клапан наверчивается с помощью разводного ключа, но без лишнего натяжения, чтобы избежать влияние вращающих сил. К носику подводится тонкая трубка, которая уходит в канализацию. Туда будет скапывать сконденсировавшийся пар.

Не забывайте, что столь важный элемент в отопительной система безопаснее установить специалисту, но общие принципы монтажа полезно понимать и самому, чтобы в случае небольшой поломки обойтись без вызова мастера. Надеемся, материал был вам полезен.

Пружинный клапан

Пружинный клапан мало отличается от рычажно-грузового. По своему виду он отличается, но все детали почти аналогичны. То есть, будет корпус, будет крышка, соответственно. Будет затвор. Но затвор будет прижиматься к седлу не рычажно-грузовой схемой, а пружиной, которая сжимается при помощи специальных винтов или резьбы, соответственно. Она фиксируется и контрогается, для того, чтобы исключить самопроизвольные перемещения.

Пружина

Здесь, на этом рычажно-грузовом клапане, на рычаг одевается груз, который фиксируется на нём после настройки клапана, при помощи стопорного винта. Необходимость в этом, вызвана тем, что при поднятии клапана, при его открытии, возможно, возникать будет вибрация, гидроудар и так далее.

Если это будет происходить, а оно в практике происходит, то груз тогда будет перемещаться к корпусу. Ну и соответственно, при самом минимальном давлении тогда, откроется клапан и будет постоянно сброс среды осуществляться из резервуара трубопровода за пределы этой конструкции.

Принцип действия рычажно-грузового клапана и пружинного почти аналогичны.

При установившемся давлении среды в трубопроводе, резервуаре, в другой конструкции затвор клапана закрыт и прижат к седлу, при помощи рычага с грузом. В этом случае, после клапана, запорное устройство закрывается. Подключенный манометр даёт возможности, при медленном закрытии, следить за тем, чтоб при повышении давления, клапан будет открываться. При каком давлении? При том, что мы будем устанавливать, соответственно, перемещая груз на рычаге.

Принцип действия

Когда мы довели до такого состояния, что клапан, под давлением среды, идущей снизу, будет открываться в нужное время, то есть при соответствующем давлении. Открываем затворное устройство, которое было закрыто, для того, чтобы создать повышенное давление, чтоб сработал клапан. Затем мы фиксируем груз на рычаге болтом и в таком зафиксированном состоянии оставляем.

На корпус клапана навешивается бирка, с указанием даты настройки, предела настройки, и кто выполнял эту работу. Равно так же, в соответствующем журнале производится запись: настройка клапана произведена такого-то, на такой-то предел и так далее.

Периодически, клапан должен проверяться, на отсутствие прикипания  затвора к седлу. Что часто происходит, если клапан стоит на паропроводе или перегретой воде.

Есть такое выражение «подрыв» клапана, когда клапан поднимаем и осуществляется сброс, как показано ниже.

Сброс

И медленно, чтоб исключить гидроудар, мы опускаем на место рычаг с грузом. В этом случае, манометр показывает: давление в норме. Превышения его нет относительно проверки в процессе эксплуатации.

Равно так же пружинные клапаны должны проверяться. Они каждый имеют рычаг, для подъема клапана. При этом, рычаг нажимается вниз, а пружина сжимается и соответственно, даёт возможности открыться клапану, под воздействием давления, действующего снизу, под тарелку.

И в этом случае, так же, происходит восстановление давления до заданного и клапан сам, при помощи пружины – закрывается.

Таким образом, если говорить о принципе действия этих клапанов, они применяются для безопасной эксплуатации трубопровода путём сброса давления за пределы систем трубопровода, ёмкости и так далее.

Обратный

В самотечный СО есть условия, при которых теплоноситель может поменять направление движения. Это грозит повреждением теплообменника теплогенератора вследствие его перегрева. То же может случиться и в достаточно сложных СО с принудительным перемещением теплоносителя, когда вода, через обходную трубу насосного узла попадает обратно в котел. Механизм действия обратного клапана в системе отопления

достаточно прост: он пропускает теплоноситель только в одну сторону, блокируя его при движении обратно.

Существует несколько типов данного рода арматуры, которая классифицируется по конструкции запирающего устройства:

• тарельчатый;
• шаровый;
• лепестковый;
• двустворчатый.

Как уже понятно из названия, в первом типе в качестве запирающего устройства выступает стальной подпружиненный диск (тарелка), соединенная со штоком. В шариковом в качестве затвора выступает пластиковый шарик. Двигаясь «в правильном» направлении теплоноситель выталкивает шарик по каналу в корпусе или под крышку устройства. Как только прекращается циркуляция воды или меняется направление ее движения, шарик, под действием гравитации занимает исходное положение и перекрывает движение теплоносителя.

В лепестковом, запирающим устройством является подпружиненная крышка, которая опускается при изменении направления воды в СО под действием естественной гравитации. Двустворчатый элемент устанавливается (как правило) на трубы большого диаметра. Принцип их работы не отличается от лепесткового. Конструктивно, в такой арматуре, вместо одного лепестка, подпружиненного сверху, устанавливается две подпружиненные створки.

Данные приборы предназначены для регулировки температуры, давления, а также стабилизации работы СО.

Классификация предохранительных клапанов

Специалисты классифицируют устройства по различным параметрам.

По принципу действия:

• Прямого. Это классический механический предохранительный клапан.
• Непрямого. Используется датчик давления, автоматика управления, дистанционно управляемый вентиль. Датчик с вентилем могут быть разнесены по разным местам конструкции.

По способу открытия затвора:

• пропорционального (для малосжимаемых рабочих сред);
• двухступенчатые (для газов).

По способу нагружения золотника:

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

Существуют и другие типы аварийных предохранительных клапанов, применяемых в специальных промышленных установках.

Эксплуатация

Долговечность работы защитных механизмов зависит от соблюдения всех условий технической эксплуатации. При работе защитного агрегата из-за износа основных частей могут возникать следующие дефекты:

1. Негерметичность седла. Дефект может возникнуть в результате попадания металлической стружки и наличие рисок на седле. Дефект устраняется притиркой седла или его заменой на аналогичный фитинг.
2. Заниженное давление открытия устройства вследствие потери пружиной клапана своих упругих свойств или разрегулировка настройки. Для устранения отказа надо заменить пружину или сам фитинг, настроить давление, проверить в работе и поставить пломбу.
3. Если необходимо произвести замену агрегата для ремонта, то на его место нельзя временно ставить заглушку или вентиль. Необходимо, для безопасности объекта, предварительно произвести подбор клапана с точно такими же характеристиками, и только его устанавливать вместо снятого.
4. Если возникает пульсация при работе, быстрое открытие и закрытие затвора устройства, то такой дефект может вызывать нежелательную вибрацию трубопроводов, что может привести к их деформированию. Причиной может быть несоответствие размеров сечений основного трубопровода и трубопровода, подключенного к агрегату. Для устранения дефекта надо при монтаже устанавливать трубы одинакового сечения.

Предохранительные клапаны прямого действия

В клапанах прямого действия на запорно-регулирующий с одной стороны действует усилие пружины с противоположной — сила давления жидкости.

Пружину в таких клапанах называют силовой, т.к. именно она оказывает силовое воздействие, удерживающее запорно-регулирующий до момента открытия.

Предохранительный клапан седельного типа, рассмотренный ранее, является примером клапана прямого действия. К этому же типу относят клапаны золотникового типа.

В исходном состоянии золотник 3, установленный в корпусе 1, перекрывает каналы в напорной и сливной линиях. При увеличении силы давления до величины превышающей усилие пружины 2, золотник будет перемещаться вверх, открывая канал для прохода потока из напорной линии в сливную.

Характеристика клапана прямого действия

Характеристика предохранительного клапана прямого действия имеет достаточно большой подъем.

Капаны прямого действия склонны к автоколебаниям. При больших расходах и высоких давлениях размеры пружины должны быть очень большими.

Устройство демпфирования

На работу предохранительного клапана влияют не только статические, но и динамические нагрузки.

Для снижения негативного влияния автоколебаний подпружиненного запорно-регулирующего элемента в предохранительных клапанах прямого действия используют устройства демпфирования.

Наиболее распространенным устройством демпфирования является — демпфирующий поршень, который жестко связан с запорно-регулирующим элементом.

Для демпфирования в поршне может быть выполнен узкий канал или снята лыска, как в примере показанном на рисунке.

Во время движения поршня жидкость движется в малом зазоре. При этом возникает демпфирующее усилие направленное в сторону противоположную движению поршня.

В конструкции большинства современных гидравлических предохранительных клапанов прямого действия присутствует демпфирующий поршень.

Виды клапанов

Клапаны принято классифицировать по трем критериям, в каждом из которых выделяют два типа устройств:

По скорости срабатывания​​​​​:

Пропорционнальные. Открываются постепенно, позволяя пару плавно выходить из контура. Не вызывает гидроудара при закрытии, поэтому может использоваться как в сжимаемых, так и в несжимаемых средах.

Двухпозиционные. При достижении пограничного давления резко открывается, освобождая большое количество воды или газа. Используется в контурах как с жидкостями, так и с газом

Но важно учитывать, что при резком закрытии жидкость может вызвать гидроудар, поэтому двухпозиционные клапаны рекомендуют использовать только с сжимаемыми средами

По высоте подъем запора:

• Частично подъемные. Открываются на небольшое расстояние, из-за чего не могут резко высвободить большой объем газа. Рекомендуется использовать только в контурах с жидкостями
• Полностью подъемные. Открываются полностью, благодаря чему могут применять и в газовых, и в жидкостных системах. Позволяют выпускать большой объем среды, значительно снижая давление внутри контура.

По устройству механизма:

• Пружинные. Пружина может со временем потерять герметичность, сложно регулировать давление на запорное кольцо. Можно применять на трубах небольшого диаметра в квартирах и частных домах.
• Рычажно-грузовой. Выше стоимость, но давление можно менять с помощью системы грузов. Ограниченность применения трубами широкого диаметра.

Предохранительный клапан в системе отопления: схема устройства

Данное устройство состоит из корпуса и двух литых элементов. Корпус выполнен из водопроводной латуни, изготавливаемой по технологии горячего штампования. Главной комплектующей клапана является стальная пружина. При помощи своей упругости она устанавливает силу давления, которое будет воздействовать на мембрану, перекрывающую проход наружу.

В свою очередь мембрана, находящаяся в седле, укомплектованном уплотнителем, поджимается пружиной. Верхняя часть пружины упирается в металлическую шайбу, закрепленную на штоке и прикрученную к пластмассовой рукоятке. Рукоятка требуется для того, чтобы регулировать предохранительный клапан в системе отопления.

Рассмотрим более подробно разновидности этих устройств.

Условия эксплуатации клапанов

После проверки и ревизии клапаны настраиваются и проходят необходимую регулировку на заданное давление. Затем прибор пломбируют. Установка без пломбы категорически запрещена. Все предохранительные клапаны имеют технологический паспорт или «карточки эксплуатации».

Срок эксплуатации предохранительный клапанов напрямую зависит от правильной эксплуатации и обслуживания. Часто в процессе эксплуатации возникают различные дефекты.

Среди них такие распространенные дефекты:

• утечка
• пульсация
• задиры

Утечка характеризуется пропуском рабочей среды. Возникает при повреждении уплотнителей и попадании на них посторонних предметов. А так же при деформации пружины. Устраняется продувкой, притиркой, заменой пружины, правильным монтажом или новой регулировкой клапана.

Пульсация-слишком частое открытие/закрытие.  Возникает при суженом сечении или большой пропускной способности. Устраняется проблема правильным подбором необходимых параметров.

Задиры во время эксплуатации возникают в результате перекосов при сборке. Устраняются при помощи механической обработки и дальнейшей правильной сборкой.

Разновидности

Существующие разновидности клапанов способны работать с котельным оборудованием от ведущих зарубежных (Vaillant, Baxi, Ariston, Navien, Viessmann) и отечественных (Невалюкс) производителей на газе, жидком и твердом топливе в ситуациях, когда автоматический контроль за работой системы из-за типа топлива затруднен или нарушен при выходе из строя автоматики. В зависимости от конструктивного исполнения и принципа работы предохранительные клапаны делят на следующие группы:

1. По назначению оборудования, в которое их устанавливают:

• Для отопительных котлов, имеют приведенную выше конструкцию, часто поставляются на арматуре в виде тройника, в которую дополнительно установлены манометр для проверки давления и клапан развоздушивания.
• Для водогрейных бойлеров, в конструкции присутствует флажок для спуска воды.
• Емкостей и сосудов под давлением.
• Напорных трубопроводов.

1. По принципу срабатывания прижимного механизма:

• От пружины, прижимное усилие которой регулируется внешней или внутренней гайкой (ее работа рассмотрена выше).
• Рычажно-грузовые, применяются в промышленных отопительных системах, рассчитанных на сброс больших объемов воды, их порог срабатывания можно регулировать подвесными грузами. Они подвешены на ручке, связанной с запорным золотником принципом рычага.

Устройство рычажно-грузовой модификации

1. Скорости срабатывания запорного механизма:

• Пропорциональные (малоподъемные пружинные) — герметичный запор поднимается пропорционально давлению и линейно связан с его увеличением, при этом сливное отверстие постепенно приоткрывается и аналогичным образом закрывается с уменьшением объема теплоносителя. Преимущество конструкции — отсутствие гидроударов при различных режимах перемещения запорного клапана.
• Двухпозиционные (полноподъемные рычажно-грузовые) — функционируют в положениях открыто-закрыто. При превышении давления выше порога срабатывания выходное отверстие полностью открывается и происходит стравливание лишнего объема теплоносителя. После того как давление в системе нормализуется, выходное отверстие полностью перекрывается, основной недостаток конструкции — наличие гидроударов.

1. По регулировке:

• Нерегулируемые (с колпачками разных цветов).
• Регулируемые винтовыми деталями.

1. По конструкции регулировочных элементов сдавливания пружины с:

• Внутренней шайбой, принцип работы которых был рассмотрен выше.
• Наружным винтом, гайкой, модели используются в бытовых и коммунальных отопительных системах с большими объемами теплоносителя.
• Рукояткой, подобная система регулировки используется во фланцевых промышленных клапанах, при полном поднятии ручки можно производить разовый спуск воды.

Конструкции различных моделей спускных клапанов