Предохранительный пружинный клапан

Предохранительные клапаны и их описание: особенности регулировки давления и настройки

Иногда возникают неприятные обстоятельства, когда система отопления дает сбой, и давление начинает колебаться. Если давление не регулировать, последствия могут быть опасными. Чтобы не допустить такого, отопительную систему и систему подачи горячей воды следует оснащать предохранительными клапанами. Что это такое, и как они работают – мы и расскажем в этом материале.

Виды предохранительных клапанов

В системе отопления предохранительный клапан выполняет защитную функцию с целью не допустить высокого давления

Особенно это важно для котлов парового типа

Давление поднимается чаще всего вследствие таких причин:

• отказ автоматических систем регулировки давления;
• резкое повышение температуры окружающей среды и появление пара.

Предохранительные изделия в основном бывают двух видов:

• пружинные;
• рычажно-грузовые.

В рычажно-грузовых конструкциях действию давления на золотник противодействует груз, его сила передается посредством рычага на шток. Он перемещается по длине рычага, и можно таким способом регулировать силу давления золотника к седлу. Далее он открывается, когда рабочая среда начинает давить на нижнюю часть золотника с усилием больше, чем сила рычажного натиска и вода уходит через патрубок.

А пружинные предохранительные агрегаты работают с помощью электромагнитного привода. На шток золотника оказывает давление пружина, и регулировка происходит путем смены степени сжатия пружины.

Небольшие системы отопления лучше всего сочетаются с пружинными изделиями, их преимущества в этом случае такие:

• компактность;
• настройка способна меняться лишь при использовании инструментария;
• шток золотника может иметь разное положение;
• возможность комбинации с другими изделиями.

По принципу работы предохранительные клапаны разделяются на такие:

• приборы прямого действия;
• непрямого;
• двухпозиционного.

Предохранительный клапан прямого действия может открываться только под давлением рабочей среды, непрямого – под влиянием источника давления.

А по типу подъема запора устройства бывают:

• малоподъемными;
• среднеподъемными;
• полноподъемными.

Материалы изготовления

Предохранительные изделия могут быть изготовлены из таких материалов:

• латунь;
• сталь;
• оцинкованная сталь;
• нержавейка.

Предохранительный латунный муфтовый клапан для котла оснащен резьбой с двух сторон, с входной стороны есть прокладка. Механизм при этом пружинный. Давление извне может усилить блокировку. После сборки конструкции ее опрессовывают, поэтому клапан данного типа очень надежен и доступен в плане стоимости.

Клапан предохранительно-запорный также может работать в канализационной системе с целью защиты от давления обратного потока.

Особенности трехходовых клапанов

Назначение и принцип работы трехходовых предохранительных клапанов несколько отличается от других вариантов и вот ключевые их отличия:

• применение допустимо в низкотемпературных системах отопления для охлаждения носителя;
• есть возможность регулировать изделие вручную или с помощью электропривода;
• наличие одного входного и двух выходных отверстий;
• для регулировки потока есть специальная заслонка в виде шара или штока, который направляет его в нужное отверстие.

Такие клапаны чаще всего применяются в системах отопления, которые включают в себя «теплые полы». Таким способом вода для обогрева полов будет гораздо прохладнее, чем вода в радиаторе.

Для изготовления трехходовых предохранительных клапанов применяют:

Латунные конструкции наиболее распространены при установке домашних систем отопления, а стальные и чугунные больше характерны для более крупных установок промышленного назначения.

Также стоит обратить внимание да взрывной предохранительный клапан, который способен предотвратить взрыв горючих газов или угольной пыли. Они сделаны таким способом, что если вещество взрывается, то повреждается лишь мембрана конструкции, а трубопровод остается невредимым

Критерии выбора

Предохранительный клапан в системе отопления выполняет ответственную функцию – предотвращает вскипание котла и снижает давление, поднявшееся до предельных значений.

Рекомендуется выбрать пружинное устройство, при этом важно обратить внимание на следующие моменты

• диапазон значений, при которых клапан способен сработать (подбирается в соответствии с параметрами отопительной системы);
• разновидность клапана – открытый или закрытый (в первом случае сброс теплоносителя выполняется в атмосферу, во втором – в обратный трубопровод);
• высоту подъема тарелки (выбирается исходя из пропускной способности).

Подбор устройства для сброса давления основывается на технических характеристиках отопительной системы — тепловой мощности котельного агрегата и максимальном давлении среды в трубопроводе.

Механизм

Аварийный клапан сброса должен срабатывать своевременно, что зависит от характеристик его механизма, ключевыми элементами которого являются шток, пружина и тарелка.

Устройство предохранительного клапана

Основная характеристика клапана – это процентная разница между показателями давления в трубопроводе в момент начала перемещения штока и показателями давления при полностью открытом проходе для сброса излишков теплоносителя. Данный параметр также зависит от номинального давления в системе отопления. Скорость срабатывания устройства зависит от рабочего давления в системе – чем оно выше, тем быстрее клапан должен открыться.

Важно, чтобы механизм регулировки не контактировал с теплоносителем. Витки пружины не должны касаться друг друга

При длительном простое клапана пружина может «залипнуть» — в этом случае устройство вовремя не сможет сработать. Специальный шток для оттягивания пружины вручную дает возможность время от времени проверять работоспособность клапана. Сбросный клапан также обеспечивается защитой от промерзания.

Подвод трубопровода

Чтобы гидравлическое сопротивление не сказывалось на работе предохранительного устройства, диаметр клапана должен соответствовать диаметру подводящего патрубка или иметь большие размеры.

Вариант подвода трубопровода

Материал изготовления

Для изготовления корпуса обычно применяется латунь, поскольку данный материал отличается низким температурным расширением, устойчивостью к коррозии, прочностью и доступной ценой.

Регулирующий блок выполняется из термостойкого пластика, который не меняет свою геометрию и сохраняет необходимую жесткость даже под воздействием доведенного до кипения теплоносителя.

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

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

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.

Разновидности ПСК

На сегодняшний день все ПСК классифицируются на виды в зависимости от конструкции и особенностей функционирования. Рассмотрим основные разновидности предохранительных сбросных устройств, в зависимости от их конструктивных особенностей:

По конструктивным особенностям клапаны делятся на два типа, в одном из них в качестве запорного элемента используется пружина

Мембранные. Основным достоинством таких устройств является то, что они оснащаются специальной мембраной. Такая мембрана отличается высокими показателями эластичности и выполняет функцию чувствительной детали. В мембранных устройствах золотник исполняет только одну функцию — запорную. Благодаря наличию такого конструктивного элемента, как мембрана, усиливается показатель чувствительности КПС. Подобное увеличение способствует расширению эксплуатационного диапазона запорно-предохранительных клапанов, так как появляется возможность использовать их в трубопроводных конструкциях с низкими показателями давления рабочей среды.

Пружинные. Эта разновидность ПСК оснащается пружиной, которая необходима для того, чтобы открывать клапан при повышении давления в системе, а также для продувки устройства. Продувка ПСК — необходимое мероприятие, которое позволяет снизить риск прилипания золотника к седлу, удалить инородные частицы, засоряющие уплотнительные элементы.

Кроме этого, ПСК подразделяются на:

• малоподъёмные изделия;
• полноподъёмные изделия.

В первом случае открытие затвора происходит медленно (пропорционально росту давления внутри коммуникации). В свою очередь, клапан предохранительный полноподъёмный сбросной открывается в случае повышения давления резко.

Сбросные клапаны чаще всего изготавливаются из металлов, которые не ржавеют

Советы

Иногда отдельные элементы водонагревателя или вся система перестает работать должным образом. Это снижает безопасность конструкции и может привести к печальным последствиям. В этом случае нужно как можно раньше выяснить причину и место поломки и либо устранить ее самостоятельно, либо вызвать для этого специалиста. Чаще всего из строя выходят термостаты, нагревательные элементы и предохранительные клапаны. Причем проблема в работе одного из них может моментально отразиться на остальных. Никогда не стоит устанавливать элементы, которые не подходят по своим параметрам к параметрам бойлера или имеют разные способы соединения.

Неполадки не могут возникнуть сами по себе, у них существуют определенные причины.

Чаще всего они состоят в следующем.

• Несвоевременная замена поврежденных деталей. Например, обратный клапан должен меняться минимум раз в год. Он дешевый и не потребует больших затрат.
• Неправильный монтаж всей системы. Если врезка предохранителя в трубу выполнена с недостаточной гидроизоляцией или на слишком большом расстоянии от входа в бойлер, система не будет работать как следует.
• Перепады напряжения в электросети могут повлечь выход из строя нагревательных элементов системы.

• Наличие заводского брака или отсутствие профилактических осмотров. Для того чтобы правильно выбрать нагреватель и предохранители нужно очень внимательно изучать всю информацию при покупке. И даже самый качественный аппарат периодически необходимо проверять.
• Образование накипи или возникновение коррозии. Накипь и коррозия на обратном затворе могут послужить причиной утечки воды назад в трубопровод или «разъесть» различные соединения, нарушив их герметичность.

Самые основные неисправности можно подразделить на несколько видов. Чаще всего бройлер начинает течь. Это может быть как производственный дефект, так и приобретенная из-за коррозии трещина. Такой бак нельзя самостоятельно исправить, придется полностью заменять его. Вода, капающая с соединений труб говорит об их негерметичности. С предохранительного клапана вода, наоборот, должна иногда капать. Если он всегда сухой, то его следует заменить.

Второй распространенной неисправностью чаще всего выступает отсутствие нагрева. Почти всегда это связано с неисправностями нагревательного устройства или термостата. Иногда таким образом срабатывает аварийный отсекатель, когда бойлер постоянно включают на максимальную температуру.

Часто при работе бойлера могут нагреваться стены, периметр розетки и окружающее пространство. Самым опасным в этом случае является нагрев вилки или розетки. Причиной может служить плохой контакт или поломка ТЭНа. Если водонагреватель работает не на электричестве, а от газовой сети, то дымоход может забиться льдом, что закроет выход пару. В этом случае довольно просто прочистить его.

В случае если водонагреватель дает недостаточное количество теплой воды, нужно проверить не перепутаны ли патрубки входа и выхода. А если горячая вода поступает в кухонный кран практически без напора, при этом смеситель работает должным образом, необходимо проверить предохранительный клапан. Он может забиться ржавчиной или грязью, после его прочистки напор воды восстановится.

Качественный предохранительный клапан для бойлеров объемом не более 200 литров, установленный на стандартный бытовой нагреватель может прослужить не менее десяти лет. Необходимо регулярно очищать его от осадка и проверять работоспособность всей системы. Раз в три-четыре года его желательно демонтировать и промывать специальными химическими растворами, которые можно приобрести в хозяйственных магазинах.

При установке обязательно нужно следовать приведенным правилам и провести качественную проверку системы холодной водой под напором. Если есть какие-либо сомнения в собственных силах, лучше доверить такую ответственную работу профессионалам. Ведь от качественной работы зависит не только имущество, но и здоровье всех жильцов.

О том, почему нужно устанавливать предохранительный клапан для водонагревателя и что произойдет, если его не установить, смотрите в следующем видео.

Разновидности групп безопасности и принцип выбора подходящей модели

Стандартный предохранительный клапан для бойлера по исполнению может отличаться несколькими особенностями конструкции. Эти нюансы не изменяют функциональность устройства, а лишь упрощают использование и обслуживание. Чтобы правильно выбрать узел безопасности надо знать, какие бывают предохранительные клапаны для бойлеров и чем они отличаются.

Рычажные модели

Самый распространенный тип стандартного узла безопасности – модель с рычажком. Такой механизм можно привести в действие вручную, что удобно при проверке или сливе воды из бака бойлера. Делают это так:

• горизонтально расположенный рычаг устанавливают вертикально;
• прямое соединение со штоком приводит в действие пружинный механизм;
• пластинка предохранительного клапана принудительно открывает отверстие и из штуцера начинает течь вода.

Даже если не требуется полное опустошение бака, контрольный слив выполняют ежемесячно для проверки работоспособности узла безопасности.

Различаются изделия конструкцией рычажка и штуцером для сброса воды. Если имеется возможность, то лучше выбрать модель с зафиксированным к корпусу флажком. Крепление выполнено болтом, препятствующим ручное открывание рычажка детьми. Изделие имеет удобную форму штуцера в виде елочки с тремя нарезками, что обеспечивает надежную фиксацию шланга.

Более дешевая модель не имеет фиксации флажка. Рычажок можно случайно зацепить рукой и начнется ненужный слив воды. Штуцер короткий, всего с одним кольцом нарезки. Фиксировать шланг на такой выступ неудобно и при сильном давлении его может сорвать.

Модели без рычага

Предохранительные клапана без рычага – самый дешевый и неудобный вариант. Такие модели часто идут комплектом с водонагревателем. Опытные сантехники их просто выбрасывают. Работают узлы аналогично рычажным моделям, только нет возможности вручную выполнять контрольный слив или опустошение бака бойлера.

Модели без рычага бывают двух исполнений: с крышкой на конце корпуса и глухие. Первый вариант более удобен. При засорении крышку можно открутить для очистки механизма. Глухую модель нельзя проверить на работоспособность и очистить от накипи. Штуцера сброса жидкости у обоих клапанов короткие с одним кольцом нарезки.

Узлы безопасности для больших водонагревателей

На водонагреватели с объемом накопительного бака от 100 л ставят усовершенствованные предохранительные клапана. Работают они аналогичным образом, только дополнительно комплектуются шаровым краном для принудительного слива, а также манометром.

Особое внимание стоит обратить на штуцер отвода жидкости. Он резьбовой. Надежное крепление предотвращает срыв шланга сильным давлением и избавляет от неудобного пользования хомутом

Надежное крепление предотвращает срыв шланга сильным давлением и избавляет от неудобного пользования хомутом.

Модели оригинального исполнения

Для любителей эстетики и комфорта производители предлагают узлы безопасности в оригинальном исполнении. Изделие комплектуют манометром, наносят хромированное покрытие, придают элегантную форму. Выглядят изделия красиво, но стоимость их высокая.

Различие по маркировке корпуса

Качественные изделия на корпусе обязательно имеют маркировку. Производитель указывает максимально допустимое давление, а также направление движения воды. Вторая маркировка – это стрелка. Она помогает определить, какой стороной поставить деталь на патрубок бойлера.

На дешевых китайских моделях маркировка часто отсутствует. С направлением жидкости без стрелки разобраться можно. Пластинка обратного клапана должна открываться вверх по отношению к патрубку бойлера, чтобы внутрь бака поступала вода из водопровода. А вот с допустимым давлением без маркировки определиться не получится. При несоответствии показателя узел безопасности постоянно будет течь или, вообще, не сработает в аварийной ситуации.

Другие типы клапанов

Когда пытаются сэкономить на группе безопасности, на водонагреватель пытаются установить подрывной клапан, предназначенный для системы отопления. По функциональности узлы схожи, но есть один нюанс. Подрывной клапан не способен понемногу стравливать жидкость. Механизм сработает, когда избыток давления достигнет критической отметки. Подрывным клапаном можно только стравить всю воду из бака при аварии.

Отдельно стоит рассмотреть установку только обратного клапана. Механизм этого узла наоборот запирает воду внутри бака, не давая ей стечь в трубопровод. При избытке давления рабочая пластина со штоком не способна сработать в обратную сторону, что приведет к разрыву бака.

Правила и стандарты

Применение предохранительной арматуры регулируется национальными и отраслевыми стандартами, правилами эксплуатации и техническими указаниями.

Для сосудов, работающих под давление, применяют следующие регламентирующие документы:

• (ПБ 03-576-03). Правила безопасности для сосудов и установок давления.
• «Boiler & Pressure Vessel Code» Американский стандарт.
• ГОСТ 24570-81 Национальный стандарт по предохранительным клапанам.

Системы, защищаемые аварийной арматурой, в случае их нештатной работы или аварии, представляют собой значительную угрозу производственной и общественной безопасности. Поэтому их проектирование, комплектация, монтаж, эксплуатация курируются уполномоченными органами, следящими за соблюдением требований правил и стандартов на всех этапах жизненного цикла оборудования. В РФ это поручено Ростехнадзору.

Что случается при отсутствии клапана

Отсутствие ПКВ приводит к росту давления внутри электроводонагревателя выше нормы. Если оно превысит допустимые пределы, бак попросту разорвет. Все зависит от прочности емкости, чем она меньше, тем раньше рванет. Но, чем толще бак, тем значительнее превышение и тем сильнее будет взрыв. Единственный способ предотвратить разрушение с катастрофическими последствиями — наличие предохранителя, который вовремя произведет сброс давления.

Опасная ситуация складывается в бойлере и при стремительном падении давления в водопроводе. Это нередко случается ночью, когда эксплуатационные службы производят отключение холодной воды. Из-за полного слива может перегореть ТЭН (трубчатый электронагреватель).

Чтобы предотвратить перегорание нагревателя, многие горе-умельцы выполняют монтаж обычных обратных клапанов, вместо предохранительных. Такое решение, с технической точки зрения, является недопустимым, так как нарушает нормы безопасности.

В бойлере, лишенном ПК, может запросто случиться взрыв даже при простом открытии крана. В добротном баке не происходит закипание, так как в нем точка кипения смещена выше +100°С. Если же он непрочный, то открытие крана может привести к резкому падению давления в емкости. В результате точка кипения возвращается к +100°С, при этом стремительно нарастает поток пара, вызывающий взрыв.

Исправность предохранительного клапана, его правильный монтаж и соответствие характеристикам бойлера — залог безопасности. Прежде чем монтировать запорную и защитную арматуру, надо обязательно изучить техническую документацию устройств и ознакомиться с рекомендациями специалистов. Если есть сомнения в своих силах, лучше обратиться к профессионалам.

Источник