Предохранительный клапан: устройство, принцип действия и виды

Содержание

1. Принцип действия предохранительных клапанов
2. Применение предохранительных устройств
3. Виды защитных механизмов
4. Клапан предохранительный пружинный
5. Защитный механизм рычажного типа
6. Клапан предохранительный мембранный
7. Классификация и характеристики пружинных клапанов
8. Устройство и принцип работы пружинных клапанов
9. Как выбрать пружинный клапан?
10. Нюансы монтажа
11. Различия в конструкциях
12. Пружинные клапаны
13. Рычажно-грузовые клапаны
14. Магнито-пружинные клапаны
15. Установка предохранительных клапанов
16. Условия эксплуатации клапанов
17. Условия хранения
18. Разновидности устройств и принцип действия
19. Классификация #1 — по механизму прижима
20. Классификация #2 — по высоте подъема затвора
21. Классификация #3 — по скорости срабатывания
22. Виды предохранительных клапанов
23. Элемент с выносным датчиком
24. Комбинированные клапаны с подпиткой системы
25. Как выбирать сбросной клапан
26. Советы напоследок
27. Где устанавливается предохранительный клапан?
28. Какой клапан выбрать?
29. Отчего может проявляться срабатывание клапана?
30. Почему может подтекать клапан
31. Рекомендации по выбору и установке
32. Заключение

Принцип действия предохранительных клапанов

Защитное устройство от высокого давления устанавливается в трубопроводах и сосудах, находящихся под давлением. В зависимости от назначения конструкция предохранительных элементов может быть разным, но схема и принцип работы у всех одинакова.

При нормальной работе оборудования седло под действием пружинного механизма закрыто и не оказывает никакого воздействия на систему. Давление настройки клапана равно рабочему давлению в системе. Когда напор в трубопроводах превысит усилие пружинного элемента, закрывающего отверстие, то седло откроется и произойдет выброс проводимой среды. В результате давление упадет и седло опять закроется.

Схема предохранительного клапана

Рабочая среда может быть разной, вода, пар, газообразные фракции, смазочные и гидравлические масла и нефтепродукты. Поэтому и сброс излишек напора может производится в атмосферу, например, пар, воздух, вода, или обратно в сливную магистраль для агрессивных материалов.

Предохранительный клапан начинает приоткрываться для сброса давления при напоре на 3% ниже номинального. Сброс рабочей среды вначале небольшой, но если этого недостаточно и напор растет, то седло откроет доступ к сливу при показателях 110-115% от рабочего.

После того как напор упадет, седло перекроет доступ, и система продолжит работу в нормальном режиме.

Применение предохранительных устройств

Для обеспечения безопасной работы предохранительный фитинг является обязательным элементом любой системы, работающей под давлением.

В зависимости от назначения они могут устанавливаться в следующих местах:

1. Горячее водоснабжение и отопление. Предохранительный клапан для системы отопления устанавливается на трубопроводах после подающего насоса. Так как горячая вода агрессивна, сброс должен направляться в безопасное место, обычно в канализацию. При больших расходах количество агрегатов может доходить до 2 и больше.
2. Фитинг сантехнический для водопровода холодной воды устанавливается в трубопроводах водоснабжения питьевой водой. Сброс производится непосредственно на землю.

   Фитинг сантехнический для водопровода

3. Гидросистема. В качестве рабочей жидкости используются гидравлические масла. Гидросистема служит для привода рабочих механизмов: гидромоторов, гидроцилиндров. Предохранительный фитинг устанавливается на трубах, или может быть в составе насоса или гидрораспределителя. Сброс масла производится в сливную магистраль.
4. Трубопроводы газоснабжения.  Повышение напора в трубах может привести к аварийной ситуации – это отрыв пламени от горелок, накапливание излишка газа и взрыв в помещении. Поэтому арматура устанавливается сразу после регулятора напора, а сброс производится в атмосферу.
5. Система воздушная, компрессоры. Защитное устройство устанавливается в корпусе компрессора, сброс происходит в атмосферу.

Предохранительный фитинг компрессора

Виды защитных механизмов

В промышленности применяются различные конструкции защитных устройств труб, в зависимости от их места установки и проводимой среды. Это могут быть пружинные, рычажные, мембранные, двухпозиционные и другие виды применяемых предохранительных клапанов.

Рассмотрим подробнее их устройство и принцип работы.

Клапан предохранительный пружинный

Самый широко используемый предохранительный клапан, особенно для систем отопления. Основные его преимущества, простота конструкции и возможность легко отрегулировать на рабочее давление в системе. Различают следующие разновидности защитных пружинных механизмов:

• прямого действия – устройство срабатывает при непосредственном воздействии рабочей среды;
• непрямого действия – сброс повышенного напора производится внешним управлением, например, электрическим сигналом;
• двухпозиционные агрегаты – открытие фитинга происходит сразу резко на полный ход, после сброса напора фитинг резко закрывается, что может вызвать автоколебания седла и вибрацию механизма.

Двухпозиционный фитинг

Защитный механизм рычажного типа

Механизм данного фитинга состоит из рычага, соединенного с золотником, который закрывает отверстие выпуска. На рычаг подвешивается груз, и, в зависимости от веса груза и места крепления на рычаге, регулируется настройка механизма.

Груз фиксируется на рычаге от случайного смещения и изменения настройки. Недостатком данной конструкции является ее громоздкость, поэтому применение таких механизмов производится в системах с большим диаметром труб, больше 50 мм.

Защитное устройство рычажного типа

Клапан предохранительный мембранный

Основным элементом такой конструкции является мембрана. Принцип работы состоит в том, что при возникновении аварийного напора в трубах мембрана разрывается и производится сброс рабочей среды. Мембранные устройства просты в изготовлении, герметичны и быстро срабатывают.

Важно! У них есть существенный недостаток, после каждого срабатывания мембрану надо менять на новую. Поэтому всегда рядом с таким устройством ставят и обычный фитинг.

В зависимости от конструкции, такие устройства могут быть с разрывной мембраной и с хлопающей мембраной:

1. Механизмы с разрывной мембраной применяют в системах с жидкими и газообразными рабочими средами. Форма мембраны плоская или куполообразная, при резком изменении давления выше рабочего устройство срабатывает, и мембрана разрушается.
2. Механизмы с хлопающей мембраной используются чаще всего в системах с газообразной рабочей средой. Мембрана изготавливается из каучукообразной ткани и предохраняет трубы как от повышения, так и опасного снижения давления. Для этого сверху и снизу мембраны расположены ножи. При изменении давления мембрана выгибается, и когда, при резком перепаде в системе, касается ножей, то происходит разрез оболочки. При этом в зависимости от величины напора происходит или сброс, или пополнение от дополнительной емкости.

Предохранительное мембранное устройство

Классификация и характеристики пружинных клапанов

Клапан предохранительный пружинный выпускается в трех исполнениях:

• Малоподъемные устройства подходят для систем газопроводов и паропроводов, давление в которых не превышает 0,6 Мпа. Высота подъема такого клапана не достигает более 1/20 диаметра седла
• Среднеподъемные устройства, в которых высота подъема золотника составляет от 1/6 до 1/10 от диметра сопла.
• Полноподъемные устройства, в которых высота подъема клапана достигает до ¼ от диаметра седла.

Известна классификация клапанов исходя из способа их открывания:

• Обратный пружинный клапан. Для управления обратными пружинными клапанами привлекается непрямой посторонний источник давления. Обратные пружинные клапаны, которые называют импульсными предохранительными устройствами, могут работать посредством воздействия электроэнергии.
• Прямой клапан. В устройствах прямого типа рабочее давление среды оказывает непосредственное воздействие на золотник, который поднимается при повышении давления.

Выделяют клапаны открытого и закрытого типа. В случае использования устройства прямого типа при открывании клапана среда сбрасывается прямо в атмосферу. Клапаны закрытого типа остаются полностью герметичными по отношению к окружающей среде, сбрасывая давление в специальный трубопровод.

Устройство и принцип работы пружинных клапанов

Клапан состоит из стального корпуса, нижний штуцер которого используется в качестве соединительного элемента между ним и трубопроводом. Если в системе повышается давление, сброс среды происходит через боковой штуцер. Отрегулированная в зависимости от давления в системе пружина обеспечивает прижимание золотника к седлу. Регулировка пружины происходит посредством специальной втулки, которая вкручена в верхнюю крышку, расположенную на корпусе устройства. Размещенный в верхней части колпак предназначен для защиты втулки от разрушения в результате механических воздействий. Наличие специального ушка для пломбировки позволяет предохранить систему от постороннего вмешательства.

Для клапанов, в которых уравновешивающим механизмом выступает пружина, подбирается усилие рабочего органа. Если параметры подобраны правильно, при нормальном состоянии системы золотник, отвечающий за выпуск излишнего давления из трубопровода, должен быть прижат к седлу. Когда рабочие показатели увеличивается до критического уровня в зависимости от типа пружинного устройства золотник отходит вверх на определенную высоту.

Предохранительный пружинный клапан, обеспечивающий своевременный сброс давления, изготавливают из разных материалов:

• Углеродистая сталь. Подобные устройства подходят для систем, давление в которых пребывает в пределах 0,1-70 Мпа.
• Нержавеющая сталь. Клапаны из нержавеющей стали рассчитаны на системы, давление в которых не превышает 0,25-2,3 Мпа.

Как выбрать пружинный клапан?

При выборе предохранителя стоит основываться на нескольких важных принципах, от учета которых зависит бесперебойная работа системы и возможность выполнения предохранителем необходимых функций:

• Предохранительные пружинные клапаны обладают наименьшими габаритами по сравнению с другими типами клапанов предохранительных сбросных, поэтому их следует выбирать в тех случаях, когда свободного пространства недостаточно.
• Особенности применения клапанов связаны с наличием повышенных вибраций, которые отрицательно влияют на эксплуатационные характеристики устройства и могут быстро привести его в негодность. Например, устройства рычажно-грузового типа более подвержены поломкам из-за воздействия вибраций в силу наличия в конструкции длинного рычага с весом и шарниров. Поэтому для систем, в которых наблюдаются значительные вибрационные воздействия, стоит выбирать предохранительный пружинный клапан.
• В зависимости от особенностей конструкции прибора, пружина со временем может изменять усилие давления. Это связано с тем, что постоянный подъем золотника вызывает изменения в структуре металла.

Нюансы монтажа

Предохранительный клапан пружинного типа устанавливают в любой точке системы, которая подвергается повышенному давлению и находится под угрозой получить механические повреждения. Устройство не требует наличия большого свободного пространства, что является значительным преимуществом по сравнению с другими типами предохранительных устройств.

С целью избежания неполадок в работе перед предохранительным клапаном не следует устанавливать любую запорную арматуру. Для сброса газообразной среды устанавливаются специальные устройства или же сброс происходит непосредственно в атмосферу. Для оповещения персонала вместе с пружинными клапанами монтируют специальный свисток, который размещают на сбросном патрубке. При срабатывании клапана будет поступать сигнал свистка, означающий, что в системе повысилось давление и клапан открылся для сброса среды.

Различия в конструкциях

Устройство различных предохранительных клапанов может различаться. Так, большая часть арматуры выпускается с одним седлом. Можно встретить и конструкции, в которых два седла (и два штока с пружинами) установлены рядом.

Советуем к прочтению:   Обратный клапан: виды и конструкция устройства, принцип работы и сфера использования

По отношению высоты подъема запорного элемента к его диаметру различают:

• малого подъема: до 1/20;
• среднего подъема: до 1/4;
• полного подъема: свыше 1/4.

Чем выше степень подъема, тем быстрее срабатывает устройство. Малоподъемные модели применяются для жидкостей, там, где не требуется сбрасывать большие объемы для снижения давления до нормального. В них высота подъема пропорциональна напору среды. Полноподъемные называют также двухпозиционными. Они имеют два положения: «Открыто» и «Закрыто» и предназначены для:

• жидкостных систем высокого давления;
• газов.

Такая конструкция позволяет быстро сбросить значительный объем газа или жидкости и применяется в особо ответственных установках и технологических комплексах.

Самые серьезные конструктивные различия наблюдаются в способах приложения нагружающей силы к запорному органу.

Пружинные клапаны

Наиболее распространены в бытовых системах- водонагревательных, водопроводных, отопительных. Золотник прижимается к седлу силой сжатой пружины. Изменяя степень предварительного сжатия пружины регулировочным винтом, можно настраивать ее на разные предельные значения. Многие модели снабжаются рычагом принудительного ручного открытия затвора для того, чтобы время от времени проверять работоспособность. Для устройств, работающих в опасных и вредных для здоровья средах, ручная контрольная продувка не предусматривается. Пружины, седла и камера устройств, работающих в агрессивных жидкостях и газах, покрывается специальными антикоррозийными покрытиями.

Шток, проходящий через корпус, уплотняется двойным сальником из особо стойких материалов (специальные сорта резины, фторопласт), исключающим в нормальных условиях проникновение агрессивных веществ в помещение.

Рычажно-грузовые клапаны

Такие конструкции для противодействия силе напора используют силу земного притяжения. Они могут монтироваться только в строго определенном производителем положении относительно горизонта и не допущены к применению на транспортных средствах и других подвижных объектах. Вес груза передается через рычаг штоку золотника, уравновешивая его до тех пор, пока давление в трубопроводе ниже порогового.

При больших значениях напора заметно увеличиваются габариты рычагов и грузов. Кроме того, они могут входить в резонанс и создавать высокие уровни вибрации.

Чтобы избавиться от этих эффектов, и применяют двухседельные клапаны, каждый из которых невелик по габаритам и весу. Регулировка таких устройств проводится добавлением или удалением части груза, размещенного на рычаге. Они отличаются стабильностью параметров работы и отсутствием эффекта старения пружин, снижающих их упругость.

Магнито-пружинные клапаны

Современные конструкции относятся к изделиям непрямого действия. Запорный элемент приводится в действие соленоидом. В нормальном положении электромагнит прижимает его к седлу, а по достижении предельного напора автоматика управления отключает напряжение на катушке индуктивности. Давление среды отжимает золотник и затвор открывается.

В другой конструкции прижатие осуществляется мощной пружиной, а по достижении порогового значения напора управляющая команда включает соленоид, и он поднимает клапан.

Существует исполнение, в котором соленоид и прижимает золотник, и отжимает его под действием противоположно приложенного напряжения. В случае отключения питания устройство продолжает работать как обычное пружинное.

Главное преимущество магнитных устройств — для задания порогового значения нет необходимости в физическом доступе к арматуре. Порог можно изменить в настройках программы управления в зависимости от текущей ситуации или особенности данной стадии технологического процесса.

Такие конструкции стоят существенно дороже своих механических аналогов, но многократно окупают себя в сложных промышленных установках с большим чистом параметров и влияющих друг на друга элементов.

Установка предохранительных клапанов

Предохранительные клапаны после установки должны быть доступны для обслуживания. Клапаны закрытого типа монтируются внутри помещений; открытого типа-на воздухе вне помещений.

При установке предохранительных клапанов следует обращать внимание на то, чтобы они непосредственно сообщались с паром в защищаемом сосуде. Если это невозможно, установку следует производить на трубопроводе или специальном отводе в максимальном приближении к сосуду. Монтаж дополнительных приспособлений между сосудом и клапаном запрещен.

Когда давление сбрасывается в атмосферу, клапаны устанавливаются на высоте 6-30 метров над землей и не менее трех метров над уровнем зданий.

Предохранительные клапаны, как правило, устанавливаются в вертикальном положении. При этом нижний фланец клапана присоединяется к защищаемому оборудованию. А боковой выходной-к газоотводящей линии.

Предохранительные клапаны устанавливаются в соответствии со схемами установки. В схемах указывается число клапанов, их сечение, тип или марка изделия. Чаще всего клапаны монтируются в верхней точки системы отопления (кроме обратного).

При установке нужно следить, чтобы диаметр штуцера аппарата не был меньше диаметра приемного патрубка клапана. При установке системы аппаратов без запорной арматуры разрешается установка одного клапана на всю группу устройств.

Если в процессе эксплуатации сантехнического оборудования предусматривается остановка всех устройств в системе на долгое время, необходима установка двух клапанов. Каждый из них должен быть с пропускной способностью, достаточной для всей системы.  А переключатель должен быть настроен на отключение обоих клапанов не совместно, а поочередно.

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.

Условия хранения

Место хранения приборов должно находиться в сухом закрытом помещении. Приборы располагаются в вертикальном положении на специальных подкладках. Их помещают в ящики или стеллажи, которые обеспечивают вертикальное расположение.

При этом все детали должны быть смазаны и завернуты в промасленную бумагу.

Штуцеры в режиме хранения должны быть в плотно закрытом состоянии.

Разновидности устройств и принцип действия

В конструкцию спускного клапана входят два обязательных компонента: запорная деталь, состоящая из седла и затвора, и задатчик силового воздействия. Различают несколько видов оборудования, имеющих свои особенности. Они классифицируются по определенным признакам.

Классификация #1 — по механизму прижима

В отопительных системах частных домов, квартир и промышленных установок небольшой мощности предпочтение отдается пружинному типу изделия.
Главным рабочим элементом прибора является пружина. Она подпирает мембрану, которая перекрывает седло. На соединенном с рукояткой штоке размещается шайба, в которую упирается верхняя часть пружины. Позиция шайбы и прижимное влияние на мембрану регулируется рукояткой

Устройство отличается простым и надежным строением, компактными габаритами, возможностью комбинирования с другими элементами блока безопасности, доступной ценой. Сила сжатия пружинного механизма зависит от параметра давления, при котором срабатывает клапан. На диапазон настройки влияет упругость самой пружины.

Принцип действия пружинных предохранителей заключается в следующем:

• на затвор устройства воздействует поток воды;
• движение теплоносителя ограничивается усилием пружины;
• критическое давление превышает силу сжатия, приподнимая шток золотника вверх;
• жидкость отправляется в выходной патрубок;
• внутренний объем воды стабилизируется;
• пружина закрывает затвор, возвращая его в первоначальное положение.

Корпус пружинистого устройства делают из качественной высокопрочной латуни с применением технологий и методик горячего штампования. В производстве пружины используется сталь. Мембрану, уплотнители и рукоятку изготавливают из полимеров.

Некоторые торговые марки выпускают оборудование с уже установленными заводскими настройками. Также в ассортименте есть модели, настраиваемые по месту монтажа в период пусконаладочных работ.

Клапаны бывают открытыми и закрытыми. В первом варианте конструкции теплоноситель сбрасывается в атмосферу, во втором – спускается в обратный трубопровод

Рычажно-грузовые предохранители распространены не так широко. В частных автономных системах с котлом их монтируют редко. Эксплуатация сосредоточена в промышленной отрасли на крупных производствах, где диаметр трубопроводов составляет не меньше 200 мм.

Усилие на шток в таких механизмах дает не пружина, а груз, навешенный на рычаг. Он передвигается по длине рычага, регулируя силу, с которой шток будет прижиматься к седлу.

Рычажно-грузовой клапан открывается, когда давление среды с нижней части золотника превышает показатели, исходящие от рычага. После этого вода уходит через специальное сбросное отверстие.

Настройка рычажно-грузовых предохранителей выполняется путем перемещения тяги по рычагу. С целью предотвращения ее несанкционированного или случайного изменения, груз крепят болтами, накрывают специальным кожухом и запирают замком

Давление срабатывания, как и диапазон настроек, определяется длиной рычага и массой груза. Рычажные предохранители не уступают пружинным приборам в плане надежности, но стоят дороже. Приспособления устанавливают на фланцевые соединительные детали труб с диаметром условного прохода от 50 и более.

Классификация #2 — по высоте подъема затвора

В малоподъемных предохранительных клапанах затвор поднимается не выше, чем на 0,05 диаметра седла. Механизм открытия в подобном оборудовании пропорциональный.

Ему свойственна низкая пропускная способность и самая примитивная конструкция. Малоподъемное оборудование применяют на сосудах с жидкой средой.

Полноподъемные устройства оснащены двухпозиционным механизмом открытия. Ими оборудуются не только сосуды с жидкостями, но и системы, в которых циркулируют сжимаемые среды (сжатый воздух, пар, газ)

У полноподъемных приборов подъем затвора выше. Это означает, что их пропускная способность намного лучше, чем у предыдущего варианта, поэтому они способны сбрасывать более масштабные объемы излишков теплоносителя.

Классификация #3 — по скорости срабатывания

Затворная крышка пропорциональных предохранительных клапанов открывается постепенно. Как правило, величина открытия пропорциональна росту давления, оказываемого на внутреннюю поверхность. Одновременно с подъемом механизма плавно увеличиваются объемы сбрасываемого теплоносителя.

Конструкция устройств не ограничивает возможности их использования в сжимаемой среде, но все-таки они преобладают в системах с водой и другой жидкостью.

Среди преимуществ предохранительных клапанов с пропорциональной скоростью срабатывания – низкая цена, простота конструкции, отсутствие автоколебаний, порционное открытие на уровне значений, необходимых для поддержания конкретных рабочих параметров

Особенность двухпозиционных клапанов – моментальное срабатывание с полным открытием после достижения граничных отметок давления в системе, при которых открывается затвор предохранителя.

Советуем к прочтению:   Расчет мощности кондиционера — калькулятор для подбора кондиционера

Специалисты рекомендуют эксплуатировать эти приспособления в сжимаемых средах. К числу их главных недостатков относят наличие характерных автоколебаний затвора.

При монтаже двухпозиционного клапана в отопительной системе с жидким теплоносителем следует учитывать, что во время резкого открытия затвора произойдет сброс большого количества воды.

Из-за этого слишком быстро упадет давление. Клапан мгновенно закроется, что повлечет за собой гидравлический удар. Пропорциональные устройства подобных рисков не вызывают.

Виды предохранительных клапанов

Описанная выше традиционная подрывная конструкция несовершенна. Пружинный механизм, приводимый в действие чрезмерным давлением, не отличается точностью и может сработать с опозданием, когда температура в котловом баке достигла 100 °С и выше, то есть, началось кипение. Конечно, можно пытаться регулировать изделие винтом или менять настройки (есть версии с регулировочным колпачком), но это не всегда дает нужный эффект.

Момент второй: предохранительный клапан для котла защищает его от разрушения, но не от перегрева. Ведь сброс теплоносителя не позволяет охладить отопительный агрегат, если горение в топке продолжается. И последнее: в системах отопления открытого типа подобные устройства вообще бесполезны, поскольку вода в них может закипеть без повышения давления.

Ведущие производители отопительной арматуры предлагают изделия современной разработки, лишенные перечисленных недостатков, — клапаны теплового сброса. Эти защитные элементы реагируют не на увеличение напора воды в системе, а на повышение ее температуры до критического уровня. Есть 3 разновидности таких устройств:

• сбросные с выносным датчиком температуры;
• комбинированное устройство с температурным датчиком и контуром подпитки;
• то же с прямой установкой в трубопровод.

Для справки. Приведем названия надежных брендов, чью аварийную арматуру можно смело покупать и применять в частных домах. Это производители ICMA и CALEFFI (Италия), Herz Armaturen (Австрия) и всемирно известный европейский бренд Danfoss.

Принцип работы у всех разновидностей один: пружинный механизм с мембраной (или двумя) приводится в действие от сильфона с термочувствительной жидкостью, существенно расширяющейся при нагреве. Таким способом клапаны теплового сброса довольно точно реагируют на достижение критической температуры. Предлагаем рассмотреть каждый из них подробнее.

Элемент с выносным датчиком

Изделие представляет собой тот же пружинный механизм, встроенный в корпус с двумя патрубками для подключения к подающей магистрали и сбросу в канализацию. Шток, открывающий тарелку и дорогу теплоносителю, проводится в движение мехами (2 группы – основная и резервная). При перегреве воды (от 95 до 100 °С) на них нажимает термочувствительная жидкость, идущая из колбы датчика по капиллярной трубке. Конструкция элемента безопасности показана на рисунке:

Температурный клапан включается в обвязку твердотопливного котла тремя способами:

• с охлаждением через водяной контур теплогенератора;
• то же, через специальный аварийный теплообменник;
• сброс теплоносителя с автоматической подпиткой.

Первая схема, изображенная ниже, применяется для двухконтурных отопительных установок, подогревающих воду для ГВС. Когда датчик, вмонтированный под обшивку ТТ-котла, воздействует на механизм, то горячая вода из контура сливается в канализацию, а ее место занимает холодная из водопровода. Какие бы ни были причины аварии, такая проточная система быстро охладит котловую рубашку и предотвратит последствия.

Змеевик ГВС двухконтурного котла может служить как нагревателем, так и охладителем в случае перегрева. Для защиты достаточно подключить тепловой клапан по схеме

Примечание. В публикации использованы схемы от бренда CALEFFI, взятые с официального ресурса производителя.

Вторая схема предназначена для теплогенераторов со встроенным аварийным теплообменником для охлаждения в случае перегрева. Такие агрегаты выпускают европейские бренды Atmos, Di Dietrich и другие.

Пример подключения сбросного элемента через штатный теплообменник смотрите на видео:

Watch this video on YouTube

Последняя схема реализуется только вместе с системой автоматической подпитки, поскольку здесь клапан сбрасывает теплоноситель, а не охлаждающую воду.

Как видите, производитель допускает установку двух аварийных устройств – по давлению (группа безопасности) и по температуре (сбросной клапан)

Предостережение. Не рекомендуется задействовать автоматическую подпитку для дровяных отопителей с топливником из чугуна. Последний боится перепадов температур и может треснуть от подачи большого количества холодной воды в обратку.

Комбинированные клапаны с подпиткой системы

Этот яркий представитель аварийной арматуры сходен по принципу работы с перепускными клапанами и выполняет сразу 3 функции:

1. Сброс перегретого теплоносителя из котлового бака по сигналу выносного датчика.
2. Эффективное охлаждение теплогенератора.
3. Автоматическая подпитка системы отопления холодной водой.

Выше на картинке показана конструкция изделия, где видно, что на одном штоке установлены 2 тарелки, одновременно открывающие 2 прохода: по первому сбрасывается закипающий теплоноситель, по второму в противоположном направлении идет вода и пополняет потери. Схема подключения комбинированного перепускного клапана с твердотопливным котлом выглядит так:

Примечание. Если необходимо задействовать подобное устройство для охлаждения ТТ-котла с чугунным теплообменником, то проток нужно организовать через открытый расширительный бак или бойлер косвенного нагрева.

Перепускной клапан с тройным выходом работает по такому же комбинированному принципу, только встраивается прямо в трубопровод подачи теплоносителя возле отопительного агрегата. Сильфон находится в части корпуса, помещенной в трубу. Сброс производится через нижний патрубок, а к двум верхним присоединяется водопровод и магистраль подпитки. Такие изделия используются при недостатке свободного места в котельной.

Такой сбрасывающий клапан предназначен для установки в трубопровод подачи

Как выбирать сбросной клапан

Конечно, по цене закупки и монтажа традиционный подрывной клапан обойдется дешевле температурных устройств. Он без проблем защитит закрытую систему отопления, завязанную с газовым, дизельным либо электрическим котлом, ведь в случае аварии они прекращают нагрев практически моментально. Другое дело – теплогенератор на дровах и угле, не способный потухнуть сходу.

Чтобы успешно подобрать клапан теплового сброса либо избыточного давления, руководствуйтесь следующими рекомендациями:

1. При использовании любых энергоносителей, кроме твердого топлива, смело покупайте обычное подрывное устройство.
2. Изучите документацию вашего источника тепла или бойлера (смотря что нужно защитить) и выбирайте арматуру безопасности по указанному в ней максимально допустимому давлению. Большая часть отопительной техники рассчитана на предел 3 Бар, хотя есть исключения – литовские котлы Stropuva выдерживают только 2 Бар, а некоторые российские агрегаты (из недорогих) – 1.5 Бар.
3. Для эффективного охлаждения дровяных теплогенераторов в случае аварии лучше поставить один из клапанов теплового сброса. Их максимальное рабочее давление составляет 10 Бар.
4. В открытых системах с ТТ-котлом сброс по давлению бесполезен. Подберите предохранительное изделие, срабатывающее при температуре теплоносителя 95—100 °С, подходящее к вашему агрегату и способу подпитки.

Совет. Воздержитесь от приобретения дешевой предохранительной арматуры родом из Китая. Мало того что она ненадежна, так еще и протекает после первого же подрыва.

Watch this video on YouTube

Кроме моделей с фиксированными настройками в продаже есть клапаны с возможностью регулировки. Если вы не профессионал в сфере отопления, то покупать их не стоит, да и нет особой необходимости.

Советы напоследок

Если вы живо интересуетесь безопасностью котельной и надежной работой отопительного оборудования, то рекомендуем при покупке арматуры хорошенько изучить ассортимент. Дело в том, что на рынке появляются новые полезные продукты, которые невозможно обозреть в рамках данной статьи, а вам они могут пригодиться.

Эксплуатационный момент. Отслеживайте состояние предохранительных клапанов, чтобы вовремя засечь срабатывание и разобраться в причинах. Устройства для теплового сброса направляйте в канализационную воронку с разрывом струи – неожиданный плеск воды в котельной и мокрые следы дадут понять, что имела место аварийная ситуация.

Где устанавливается предохранительный клапан?

Существует несколько требований к обязательной установке предохранительного клапана.

• Предохранительный клапан должен быть обязательным элементом любой автономной системы отопления закрытого типа, независимо от разновидности котла. При этом, если даже котел имеет собственную встроенную группу безопасности, в состав которой входит такой клапан, специалисты настоятельно рекомендуют установить еще один – уже на самом контуре.

Как правило, одного клапана на контуре бывает достаточно.

• Правда, есть и оговорка. Иногда для передачи тепла на какой-то контур системы отопления используются теплообменник. То есть прямого контакта по трубам между главным контуром от котла и вторичным — нет. Значит, на этом вторичном контуре должна быть своя группа безопасности, включающая предохранительный клапан.

Любой отделенный от основного контур, получающий тепло через теплообменник, должен иметь свой собственный предохранительный клапан.

• Точно такое же требование предъявляется и к контуру горячего водоснабжения, подключенному к отоплению через бойлер косвенного нагрева. Если, конечно, клапан не предусмотрен самой конструкцией бойлера.

На накопительном водонагревателе прямого нагрева (электрическом или газовом бойлере) клапан тоже обязателен. Правда, там уже используются несколько другие модели, предназначенные именно для подобного применения.

Для чего нужен клапан на бойлере, и как его правильно установить?

Накопительный водонагреватель без предохранительного клапана – это подвешенная к стене бомба. Причем, как видите, это не взято в кавычки, так как практически не является преувеличением. О важности предохранительного клапана для водонагревателя подробно рассказывается в специальной публикации нашего портала.

Где конкретно расположить клапан на контуре отопления?

Казалось бы, давление по всему контуру распределяется примерно одинаково. Но, тем не менее, оптимальным местом расположения клапана является труба подачи после ее выхода их котла – не ближе 0,5 метра. А так как клапаны, как правило, устанавливаются в составе так называемой «группы безопасности», то наилучшим местом становится самая высокая точка трубы подачи. Так, чтобы входящий в состав группы автоматический воздухоотводчик своевременно удалял скапливающиеся (естественно, в верхней точке) газы, не давая образоваться воздушной пробке. (Хотя сама по себе самая высокая точка именно для предохранительного клапана, скажем честно – не принципиальна).

Группа безопасности на трубе подачи после выхода из котла. Кстати, обратим внимание на ошибку – между котлом и клапанном смонтирован кран, чего быть не должно.

При этом должно быть соблюдено очень важное требование – между котлом (или иным источником тепла, например, теплообменником) и установленном в этом контуре клапаном категорически недопустимы никакие запорные устройства. После – пожалуйста, но перед ним – полностью исключено. Не должно быть вообще никакой вероятности случайного отсечения предохранительного устройства от контура.

Кстати, судя по опубликованным фотографиям, некоторые этим требованием манкируют. И совершенно напрасно!

Еще одно правило – труба, подходящая к клапану, не может быть меньше указанного на нем номинала! Иначе устройство может работать некорректно. Как правило, на корпусе указывается DN, например, ¾ «.

Советуем к прочтению:   Что такое обратный осмос и для чего он нужен

Следует правильно понимать, что такое расположение клапана – вовсе не догма. Естественно, всегда учитываются особенности создаваемой системы отопления. Так, например, «группа безопасности» вместе с предохранительным клапаном вполне может «увенчать» гидрострелку.

«Группа безопасности» в полном составе расположилась на гидрострелке.

Не знаете, что такое гидрострелка в системе отопления?

Самое время устранить такой пробел, так как это очень важная информация для правильного проектирования системы! Подробно о гидравлическом распределителе или гидрострелке системы отопления рассказывает отдельная статья нашего портала.

Бывают и иные решения. Например, кронштейн для крепления к стене расширительного бака, служащий одновременно коллектором для подключения и самого бака, и всех устройств «группы безопасности» — манометра, предохранительного клапана и автоматического воздухоотводчика.

Кронштейн для подвешивания расширительного бака, одновременно являющийся коллектором как для бака, так и для всей «группы безопасности».

Кстати, никто не заставляет располагать все три этих прибора вместе – просто такое их сочетание более удобно для повседневного контроля. Можно при желании приобрести предохранительный клапан, который уже имеет встроенный манометр — тоже очень неплохое решение.

«Два в одном» — предохранительный клапан со встроенным манометром.

А что же касается воздухоотводчиков, то обычно оной штукой дело никогда не ограничивается —  несколько таких сепараторов устанавливают в самых уязвимых с точки зрения скопления газов участках системы.

Наверное, это будет не очень хорошо, если вода при срабатывании клапана станет просто выливаться на пол. Поэтому к выходному патрубку стараются прикрепить трубу, которая отводит излишки теплоносителя в канализацию.

Может быть сделать вот так? Нет, тоже не сильно хорошо…

Но сплошная труба до канализации – это тоже не лучшее решение. Дело в том, что клапан, как уже понятно, сглаживает аварийную ситуацию, но никак не исправляет ее. То есть владельцу дома или квартиры должно быть очень важно видеть, что срабатывание клапана происходило – это явный сигнал о каком-то неблагополучии и о необходимости срочных поисков решения проблемы.

Поэтому рекомендуют дренажную трубу подсоединять не напрямую к клапану, а через специальную воронку для разрыва струи.

Предохранительный клапан с подсоединённой к нему воронкой разрыва струи. От этой воронки уже дальше пойдет дренажная труба.

При таком подходе срабатывание клапана не останется без внимания – какими-то признаками себя проявит (шумом струи, брызгами на полу и т.п.)

Какой клапан выбрать?

Многообразие представленных а продаже моделей, несмотря на схожесть в устройстве – очень велико. Поэтому давать какие-то конкретные рекомендации – сложно. Можно лишь перечислить некоторые критерии, на которые стоит обратить особое внимание.

• Как уже говорилось, клапан должен иметь присоединительный размер входного патрубка (DN) такой же, как и труба, на которой он будет устанавливаться. Никаких переходов на больше или меньше!

Диаметр условного прохода указывается на корпусе клапана.

• Второй важнейший параметр – давление врабатывания клапана. Как уже отмечалось, для большинства автономных систем оптимальным порогом является уровень в три атмосферы. Однако, бывают и исключения – это лучше обсудить со специалистами при проектировании отопления.

Кстати, некоторые компании практикуют цветовую маркировку своих клапанов – по цвету пластиковой спускной рукоятки. Например, красная – 3.0 бар, черная – 1.5 бар,  желтая – 6.0 бар.

Клапаны разного номинала срабатывания – производитель выделил их и разным цветом

Однако, полностью полагаться на такие признаки нельзя – это не какой-то общепринятый стандарт. Вполне можно увидеть клапаны и с синей головкой, причем с номиналами и шесть, и восемь, и десять бар. Так что всегда проверяйте – что конкретно указано на устройстве.

• Выше уже говорилось, что предпочтение следует отдавать приборам в латунных корпусах.
• Безусловно, не следует покапать предохранительные клапаны совершенно неизвестного происхождения. Даже если цена кажется уж очень заманчивой. Никогда не забывайте, что речь в данном случае идет в том числе и о вашей личной безопасности.

В магазинах вполне достаточно качественной продукции известных брендов – «Valtex»,  «BAXI», «Ariston», «Beretta», «Danfoss», «Ferroli», «Vaillant», «Watts» и других. Информацию об изделиях нелишним будет заранее почитать на официальных сайтах компаний.

Безусловно, покупка должна проводиться в специализированном магазине. Не стесняйтесь потребовать документы, способные подтвердить оригинальность выбираемого изделия.

• Многие утверждают, что с точки зрения и удобства, и общей стоимости, гораздо выгоднее приобретать готовую «группу безопасности».

Пример комплекта «группы безопасности» — чугунный коллектор, предохранительный клапан, воздухоотводчик и манометр, со всеми необходимыми соединительными фитингами.

В завершение – прилагаем посмотреть видеосюжет, в котором автор делится опытом выявления и устранения проблем с предохранительным клапаном.

Отчего может проявляться срабатывание клапана?

Причин, по которым клапан дает о себе знать капанием или проливом теплоносителя, может быть несколько. Не все они одинаково серьёзны, но во всяком случае реакции, проверки – заслуживает любая из них.

• Самая, пожалуй, серьезная причина – выход из строя или нестабильная работа системы терморегуляции самого котла отопления. Наверняка, срабатывания пойдут частые и с обильным разливом воды.
• Спровоцировать протекание на клапане способные неполадки расширительного бака. Это может быть исходная неправильная настройка (но тогда она проявится довольно быстро). Из скрытых причин – повреждение мембраны или неисправность ниппеля, через который стравился воздух, накачанный в «сухую» камеру. При подобных неполадках в системе начинаются резкие скачки давления, вплоть до гидроударов, что и ведет к кратковременным, но довольно частым открытиям клапана.
• Слегка протекать клапан может и при пограничных значениях давления в системе. Точность пружинных устройств невыдающаяся, порядка ±20%, так что такое явление не исключается. Выход – более точные настройки системы с подбором соответствующего оборудования.
• Износ клапана – тоже одна из возможных причин. Выше уже говорилось, что после нескольких полноценных срабатываний клапан априори начнет «барахлить», и лучше его или отремонтировать (если он подаётся ремонту), или заменить на новый.
• Да и без срабатывания – все равно пружина со временем может начать «уставать». А кроме того, иногда подкапывание появляется вследствие просачивания теплоносителя вдоль штока. Тоже, наверное, повод подумать о ремонте или, скорее, замене.
• Срабатывание теоретически может быть вызвано и разрежением на выходном патрубке. Но говорить об этом – несерьезно. Тем более, если подключение будет производиться с разрывом струи.

Почему может подтекать клапан

Клапан сброса давления в отопительной системе может подтекать по разным причинам. В некоторых ситуациях это допустимый естественный процесс, в других случаях протечка говорит о неисправности прибора.

Подтекание клапана защиты может быть вызвано следующими причинами:

1. Повреждением герметичного резинового стакана, диска в результате многократного использования. Если при ремонте деталь на замену не удастся обнаружить в продаже или она не входит в комплектацию, придется менять прибор полностью.
2. В пружинных видах открывание бокового спускного патрубка происходит постепенно, при пограничных значениях давления или кратковременных скачках клапан может частично срабатывать и капать, что не говорит о его неисправности.
3. Подтекание могут вызвать неправильная настройка или неисправности расширительного бака — повреждение его мембраны, выход воздуха через разгерметизированный корпус или испорченный ниппель. В этом случае возможны резкие скачки давления в результате гидроударов, вызывающие периодическое кратковременное вытекание теплоносителя через предохранительный клапан.
4. Причина подтекания некоторых регулируемых клапанов – просачивание жидкости по штоку через верх во время срабатывания.
5. Если на отводном патрубке создается противодавление выше порога срабатывания прибора, также происходит протечка.

Внешний вид, стоимость некоторых марок спускных клапанов

Предохранительный клапан паровых котлов призван защищать их от превышения давления в системе, вызванного разными факторами, и является обязательным элементом при эксплуатации данного вида оборудования. В продаже имеется широкий ряд предохранительных устройств от китайских, отечественных и европейских производителей, отличающихся относительно невысокой стоимостью. При покупке рациональные выбрать защитную группу из нескольких приборов, куда дополнительно входят манометр и воздушный спускной клапан.

Рекомендации по выбору и установке

Поскольку далеко не все производители отопительного оборудования комплектуют свои изделия группой безопасности, то зачастую выбор предохранительного клапана для системы отопления приходится делать самостоятельно. Для этого надо обязательно изучить технические характеристики котельной установки, а именно знать ее тепловую мощность и максимальное давление теплоносителя.

Для справки. У большинства теплогенераторов на твердом топливе известных брендов величина максимального давления составляет 3 Бар. Исключение – котлы длительного горения STROPUVA, чей предел равен 2 Бар.

Оптимальный вариант – приобрести клапан с регулировкой давления, охватывающий некоторый диапазон. В пределы регулирования должно входить значение для вашего котла. Затем нужно подобрать изделие по мощности тепловой установки, но здесь ошибиться трудно. В инструкции от производителя всегда указываются пределы тепловой мощности агрегатов, совместно с которым может работать клапан того или иного диаметра.

На участке трубопровода от котла до того места, где установлен клапан сброса избыточного давления категорически запрещается ставить запорную арматуру. Кроме того, нельзя ставить устройство после циркуляционного насоса, не забывайте, что последний не в состоянии перекачивать пароводяную смесь.

Чтобы исключить разбрызгивание воды по помещению топочной, к выпускному отверстию клапана рекомендуется присоединять трубку, отводящую выброс в канализацию. Если же вы хотите визуально контролировать процесс, то на вертикальный участок трубки можно поставить специальную сливную воронку с видимым разрывом струи.

Заключение

Устройство безопасности для сброса давления из-за своей простой конструкции считается весьма надежным. Делая выбор, стоит обратить внимание на качество материала и не гнаться за дешевым продуктом. Не менее важна и правильная настройка клапана по максимальному давлению котельной установки.

Источники

• https://ZnatokTepla.ru/truby/osnovnye-tipy-predohranitelnyh-klapanov-i-ih-primenenie.html
• https://saz-avangard.ru/poleznaya-informatsiya/predokhranitelnye-pruzhinnye-klapany-vse-ob-ustroystve-i-montazhe/
• https://stankiexpert.ru/tehnologicheskaya-osnastka/zapchasti/predokhranitelnyj-klapan.html
• https://eurosantehnik.ru/predoxranitelnyj-klapan-dlya-sistem-otopleniya-chto-eto-takoe.html
• https://sovet-ingenera.com/otoplenie/otop-oborudovanie/predoxranitelnyj-klapan-v-sisteme-otopleniya.html
• https://otivent.com/predohranitelnyj-sbrosnoj-klapan-v-sisteme-otoplenija
• https://stroyday.ru/stroitelstvo-doma/pechi-i-sistemy-otopleniya/predoxranitelnyj-klapan-v-sisteme-otopleniya.html
• http://okanalizacii.ru/otoplenie/kotly/predohranitelnyj-klapan-v-sisteme-otopleniya.html
• https://cotlix.com/gde-stavit-predoxranitelnyj-klapan-v-sisteme-otopleniya

Источник: akak7.ru