Клапан запобіжний

Запобіжний клапан ― це одна з важливих складових деталей трубопровідної арматури. Призначення запобіжного клапана – захист трубопроводів, і обслуговує їх обладнання від механічного руйнування надлишковим тиском. Клапан автоматичним шляхом випускає надлишки робочої середовища з тих ділянок систем і ємностей, в яких тиск перевищує встановлене.

При відновленні необхідної норми робочого тиску клапан припиняє скидання середовища.

Запобіжні клапани встановлюються там, де може виникнути небезпечний рівень робочого тиску, наприклад, унаслідок неправильної роботи обладнання, нагрівання, помилок при збірці і установці, або інших внутрішніх чи зовнішніх екстремальних факторів.

У порівнянні з іншими видами запобіжної арматури, найбільш широко поширені саме клапани, так як їх конструкція проста, вони легкі в налаштуванні і експлуатації, а різноманітність модифікацій, виконань, розмірів, типів і видів забезпечує величезний вибір і можливість підібрати відповідний клапан до будь-якої комбінації обладнання.

Пристрій запобіжного клапана

Запобіжно-запірний газовий клапан складається з корпусу, що має приєднувальний фланець, кришки, настроювальних пружин і регулювальних елементів, а також власне клапана і штока.

Працює запобіжно-запірний газовий клапан наступним чином:

• При подачі контрольованого тиску в порожнину запобіжно-запірного газового клапана, кулька 17 впирається у торець гільзи 11 і клапан 7 наводиться в стані готовності.
• Якщо контрольоване тиск перевищує настроечное, то сума сил, що діють на мембрану 13, перевищує силу настроювальної пружини 3.
• Мембрана 13 разом з важільним механізмом 12, другим штоком 15 переміщуються вгору, кулька 17 заходить в канал другий втулки 14 і виходить із зачеплення з гільзою 11.
• Перший шток 8 разом з клапаном 7 під дією пружини 10 починає переміщатися, і клапан 7 перекриває вхід (надходження) газу в приєднуваний регулятор.
• Якщо контрольоване тиск знижується нижче настроечного тиску, то в цьому випадку мембрана 13 разом з важільним механізмом 12 переміщаються вниз, а другий шток 15 з допомогою важелів 16 вгору, кулька 17 заходить в канал другий втулки 14 і виходить із зачеплення з гільзою 11.
• Перший шток 8 разом з клапаном 7 під дією пружини 10 починає переміщатися і клапан 7 перекриває вхід газу в регулятор тиску газу.

Типи запобіжних клапанів. Класифікація

Виділяють безліч видів і типів запобіжних клапанів, наприклад:

• Клапани прямої дії ― відкриваються під дією тиску робочого середовища;
• Клапани непрямої дії (імпульсні запобіжні клапани) ― відкриваються під дією стороннього джерела тиску або електроенергії (імпульсу)
• Клапани пропорційного дії (використовуються на нестискуваних середовищах)
• Клапани двохпозиційного дії

Також клапани розрізняються по висоті підйому замикаючого органу, вони бувають:

• Малоподъемными ― висота підйому замикаючого елемента у таких клапанів не перевищує 1/20 діаметра сідла,
• Полноподъемными — клапани, у яких висота підйому становить 1/4 діаметра сідла і більше. Відкриття відбувається відразу на повний хід тарілки. Такі клапани застосовуються як рідких, так і газоподібних середовищах
• Среднеподьемными – висота підйому тарілки від 1/20 до¼. Такі клапани використовуються для рідин, коли не потрібна велика пропускна здатність.

Найбільші відмінності в конструкціях запобіжних клапанів полягають у видах навантаження на золотник. За видом навантаження на золотник виділяються:

• Важільно-вантажні клапани ― В таких клапанах зусиллю на золотник від тиску робочого середовища протидіє сила від вантажу, що передається через важіль на шток клапана. Такі пристрої заборонено використовувати на пересувних посудинах.
• Магніто-пружинні клапани ― В цих пристроях використовується електромагнітний привід. Вони застосовуються найчастіше в складних імпульсних запобіжних пристроях у якості керуючих або імпульсних клапанів.

Також клапани розрізняють по конструктивним особливостям.

Технічні вимоги до запобіжних клапанів

• Висока надійність.
• Забезпечення стабільності роботи.
• Безвідмовне і своєчасне відкриття клапана у разі перевищення робочого тиску в системі.
• Забезпечення клапаном необхідної пропускної спроможності.
• Здійснення своєчасного закриття з необхідної ступенем герметичності у випадку падіння тиску в системі і збереження встановленої ступеня герметичності при зростанні тиску.

Запобіжний запірний клапан

Запірний клапан — елемент запірної арматури, в якій замикаючий елемент переміщається паралельно осі потоку робочого середовища.

Запобіжні запірні клапани застосовуються для повного перекриття потоку робочого середовища. Їх замикаючий елемент (золотник) у процесі експлуатації може перебувати лише в крайніх положеннях «відкрито» або «закрито». Клапани застосовуються для рідких і газоподібних середовищ з широким діапазоном параметрів тиску і температури.

Вони широко поширені, оскільки забезпечують хороший рівень герметизації в запірному органі при порівняльній простоті конструкції.

Запірний клапан не регулює витрату шляхом зміни перерізу, для цього застосовуються регулюючі клапани, також існують і запірно-регулюючі клапани, які можуть поєднувати функції.

Клапани вентильного типу управляються вручну або електроприводом, а клапани з гладким штоком — механічним, гідравлічним, пневматичним або електромагнітним приводом.

Запірні клапани оснащені швидкодіючими поршневими пневматичними приводами.

За способом герметизації рухомого з'єднання шток—кришка, клапани діляться на сальникові, сильфонні і мембранні (диафрагмовые).

• Сальникове ущільнення дає можливість виготовлення сальникової набивки з різних матеріалів, що дозволяють забезпечити гарне ущільнення і можливість зміни набивання в процесі експлуатації.
• Сильфонні клапани використовуються для роботи в таких середовищах, витік яких у навколишнє середовище неприпустима. Але ця можливість досягається шляхом істотного ускладнення конструкції і більш високої вартості клапана.
• В мембранної арматурі зовнішнє ущільнення забезпечується за допомогою мембрани, що виконується у вигляді пружного диска з еластичних матеріалів (гума, фторопласт). Недоліками таких клапанів є невеликий термін служби мембрани і обмежені невеликими тисками і температурами межі їх застосування.

По конструкції корпусу і розташуванню на трубопроводі, пов'язаних з напрямком потоку робочого середовища, запірні клапани розрізняються на:

• Прохідні ― з однаковим напрямкам потоку середовища на вході і виході.
• Кутові — в них потік повертає на 90°, але один раз, що дозволяє знизити гідроопір.
• Прямоточні — у них, як і в прохідних, напрямок потоку зберігається, але вісь шпинделя розташована не перпендикулярно, а похило до осі проходу.

По конструкції робочого органу клапани бувають тарілчастими (золотниковим) або конічними. Конічний затвор застосовується в клапанах номінальним діаметром не більш як 25, для номінальних тисків від 16 МПа і вище. Такі клапани називаються голчастими.

Переваги запірних клапанів.

• Простота конструкції, обслуговування і ремонту.
• Забезпечення хорошого рівня герметизації в запірному органі.
• Можливість застосування в умовах високих температур і тисків, вакууму, корозійних і агресивних середовищ;
• Малий хід затвора для повного відкриття і, відповідно, мала будівельна висота і маса;
• При закритті і відкритті клапана на відміну від засувки практично виключається тертя ущільнення затвора про сідло, що суттєво зменшує знос ущільнюючих поверхонь;
• Можливість застосування сильфона в якості ущільнення арматури по відношенню до зовнішнього середовища.              

Запобіжний Клапан регулюючий

Запобіжний клапан ― один з конструктивних видів регулюючої трубопровідної арматури. Це найбільш часто застосовується тип арматури для регулювання витрати і тиску. Регулювання потоку здійснюється за рахунок зміни витрати середовища через прохідний перетин.

Залежно від призначення і умов експлуатації застосовуються різні види управління регулюючою арматурою.

Використовуються електричні, пневматичні, гідравлічні і електромагнітні приводи для регулюючих клапанів, а також ручне управління.

запірно-регулюючі клапани здійснюють регулювання за заданою характеристикою, що забезпечується спеціальною конструкцією плунжера, який має профільну частина регулювання, а також ущільнювальну поверхню для щільного контакту з сідлом в положенні «закрито».

Для приєднання регулюючих клапанів на трубопроводах застосовуються всі відомі способи (фланцевий, муфтовий, штуцерный, цапковый, приварюванням)

Зварювання трубопроводу використовується тільки для сталевих клапанів.

Основні відмінності регулюючих клапанів полягають у конструкціях регулюючих органів.

Принцип роботи регулюючого клапана:

• Зусилля від привода з допомогою штока передається на затвор, що складається з плунжера і сідла.
• Плунжер перекриває частину прохідного перерізу, що призводить до зменшення витрат через клапан.
• При цьому збільшується швидкість потоку середовища, а статичний тиск в трубі падає.
• При повному закритті плунжер сідає в сідло, потік перекривається, і, якщо затвор буде повністю герметичний, тиск після клапана буде дорівнює нулю.

Конструкції регулюючих органів

• У сідельних клапанах рухомим елементом служить плунжер, який може бути голчастим, стрижневим або тарілчастим. Плунжер переміщається перпендикулярно осі потоку середовища, змінюючи прохідний перетин потоку.
• Односедельные клапани застосовуються найчастіше для невеликих діаметрів проходу з-за свого неврівноваженого плунжера.
• Затвор клітинних клапанів виконується у вигляді порожнього циліндра, який переміщується всередині клітини, яка є направляючим пристроєм і, одночасно, сідлом у корпусі.
• Мембранні клапани. В клапанах цього типу використовуються вбудовані або винесені мембранні пневматичні або гідроприводи. Основною перевагою таких клапанів є висока герметичність рухомого з'єднання і корозійна стійкість матеріалів, з яких виготовляються мембрани, що дозволяє забезпечити хороший захист внутрішніх поверхонь арматури від дії агресивних робочих середовищ.
• Золотникові клапани. У них регулювання витрати середовища відбувається при повороті золотника на необхідний кут. Ці клапани застосовуються, як правило, в енергетиці.

Зворотний клапан

Зворотні клапани автоматично пропускають середу в одному напрямку і запобігають її рух у протилежному. З їх допомогою захищається різне обладнання, трубопроводи, насоси і судини під тиском.

Також з їх допомогою можливо обмежити текти робочого середовища з системи при руйнуванні її ділянки.

Особливістю цих пристроїв є те, що вони виконують своє завдання як в режимі нормальної експлуатації, так і в аварійних ситуаціях, наприклад при аварійному падінні тиску на одній з ділянок трубопроводу. Якщо при цьому на суміжних ділянках тиск зберігається, то така ситуація може призвести до утворення зворотного струму середовища, що може спричинити поломку устаткування, виникнення аварійної ситуації.

Основними видами зворотних клапанів є власне зворотні клапани і зворотні затвори. Розрізняються вони тільки елементами, які перекривають потік середовища. У перших він виконується у вигляді золотника, у других — у вигляді круглого диска, який частіше називається захлопкой.

Зворотні клапани встановлюються на горизонтальних ділянках трубопроводів, а затвори — як на горизонтальних, так і на вертикальних ділянках.

Принцип роботи зворотного клапана.

• При відсутності потоку середовища золотник під дією власної ваги або додаткових пристроїв знаходиться в положенні «закрито».
• При виникненні потоку затвор під дією його енергії відкриває прохід через сідло.
• У цей момент швидкість потоку стає нульовою, затвор повертається у вихідне закрите положення, а тиск із зворотного боку притискає золотник, перешкоджаючи виникненню зворотного потоку середовища.
• Таким чином, спрацьовування зворотного арматури відбувається під дією самої середовища і є повністю автоматичним.

Конструктивні типи

• Сталевий зворотний клапан. У зворотних клапанах вісь проходу в сідлі корпусу і вісь підйому золотника розташовані перпендикулярно осі трубопроводу. Корпус зворотного клапана практично аналогічний корпусу запірного клапана, відмінність лише в конструкції кришки і золотників.
• Кульковий зворотний клапан. Затвором у них служить кульової елемент, а притискним елементом — пружина. Такі зворотні клапани зазвичай застосовуються на малих діаметрах трубопроводів, в основному в сантехніці.
• Прийомні зворотні клапани встановлюються на кінці вертикального всмоктувального трубопроводу перед насосом. Оснащені сіткою, що захищає насос від попадання в нього з твердих часток або сторонніх предметів. Виготовляються з діаметрами до 200 мм.
• Неповоротно-запірні клапани — це зворотні клапани і затвори, які можливо примусово закрити за допомогою ручного або механічного пристрою.

У зворотно-керованих клапанах можливо не тільки примусове закриття, але і відкриття затвора.

Корпусні деталі зворотних клапанів виготовляються з латуні, бронзи, титану, сталі, неметалевих матеріалів, чавуну, коррозионноустойчивых і жароміцних сплавів і т. п.

Настроювання запобіжних клапанів

• Налаштування запобіжного клапана проводиться на місці установки, після монтажу і промивки. В ході установки перевіряють тиск початку відкриття, повного відкриття і закриття запобіжного клапана.
• Тиск настроювання запобіжного клапана потрібно встановлювати вище, ніж максимальний робочий тиск
• Тиск повного відкриття запобіжного клапана не повинно перевищувати максимально допустимого тиску для найбільш слабкого елемента, що захищається системи.
• Тиск закриття запобіжного клапана повинен бути вище мінімально допустимого тиску, відповідного нормального режиму експлуатації.
• Налаштування тиску в пружинному запобіжному клапані виконується обертанням регулювального гвинта стискає пружину, яка притискує клапан до сідла, а настроювання запобіжного клапана важільної конструкції виконується визначенням необхідної маси вантажу.
• Попередньої настройки не вимагають ті запобіжні клапани, тиск настроювання яких фіксовано заводом виробником.
• Працездатним вважається запобіжний клапан, якщо він забезпечує герметичність перекриття, повне відкриття і закриття затвора, а тиску, налаштування, початку відкриття, повного відкриття і закриття відхиляються в межах допустимих величин наведених в паспорті клапана.