Клапан непрямого действия принцип работы

Предохранительные клапаны

Предохранительные клапаны обычно устанавливаются в напорную линию параллельно. В случае достижения давления настройки предохранительный клапан открывается и пропуская поток (или часть потока) из напорной линии в сливную.

Принцип работы предохранительного клапана

На рисунке показан предохранительный клапан седельного типа.

Основными элементами предохранительного клапана являются:

  1. корпус;
  2. пружина;
  3. запорно-регулирующий элемент;
  4. седло.

В исходом состоянии усилие Fпр пружины 2 прижимает запорно-регулирующий элемент (конус) 3 к седлу 4. Напорная линия отделена от сливной.

В случае если сила Fг давления потока на запорно-регулирующий элемент превысит силу Fпр, конус сместится вверх, пропуская поток из напорной линии в сливную.

При отсутствии давления в линии слива величина усилия Fг определяется по формуле:

Где А — площадь уплотняемой поверхности.

Регулировка давления настройки предохранительного клапана осуществляется путем изменения предварительного поджатия пружины.

Предохранительные клапаны прямого действия

В клапанах прямого действия на запорно-регулирующий элемент 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 элемент 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.

Клапаны 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.

Предохранительные клапаны непрямого действия

При увеличении расхода через предохранительный клапан необходимо увеличивать и диаметры подводных каналов и запорно-регулирующего элемента. Вследствие увеличения площади уплотняемой поверхности потребуется и увеличение усилия поджатия пружины, а значит и увеличение самой пружины.

Для обеспечения относительно небольших габаритов клапана при больших значениях расхода используют предохранительные клапаны непрямого действия, состоящие из основного и управляющего клапана.

Клапан управления представляет собой классический предохранительный клапан прямого действия. Этот клапан способен пропустить лишь небольшой расход. Однако при его открытии за счет возникшего перепада давления на постоянном дросселе 6 запорно-регулирующий элемент 5 переместится вверх соединив напорную линию со сливом.

Пружина 4 в этом клапане мягкая, она предназначена для возвращения запорно-регулирующего элемента в исходное состояние.

Настройка клапана осуществляется регулировочным винтом 1, который позволяет изменить предварительное поджатие силовой пружины 2.

Характеристика клапана непрямого действия

Характеристика предохранительного клапана непрямого действия более пологая, клапан этой конструкции имеет меньшие габариты, чем аналогичный клапан прямого действия.

Гидравлические клапаны давления

Гидравлические клапаны (гидроклапаны) давления – регулирующие гидроаппараты, предназначенные для управления давлением рабочей жидкости в гидроприводе. К ним относятся напорные (предохранительные и перелевные), редукционные клапаны, клапаны разности давления и другие.

В гидроприводе строительных и дорожных машин наибольшее распространение получили напорные клапаны, например, в гидроприводе полноповоротного экскаватора устанавливают от 8 до 14 напорных клапанов, в гидроприводе стрелового самоходного крана – от 4 до 12, в гидроприводе погрузчика – 4…5.

Напорные клапаны предназначены для ограничения или поддержания давления в гидролиниях путем непрерывного или эпизодического слива рабочей жидкости. В зависимости от функционального назначения их принято делить на предохранительные и переливные, несмотря на идентичность конструкций.

Предохранительные клапаны используются для защиты гидропривода от сверхустановленного давления рабочей жидкости путем слива жидкости в моменты увеличения этого давления. Это клапаны эпизодического действия, т. е. при нормальных давлениях они закрыты и открываются лишь при давлении рабочей жидкости в гидросистеме, превышающем установленное.

Переливные клапаны поддерживают заданное давление благодаря непрерывному сливу жидкости во время работы. Их широко применяют в гидроприводах с дроссельным регулированием.

Напорные клапаны различают по следующим признакам:

  • · по конструкции запорно-регулирующего элемента – шарикового, конического и золотникового типа;
  • · по воздействию на запорно-регулирующий элемент – прямого и непрямого действия.

В клапанах прямого действия открытие запорно-регулирующсго элемента (образование рабочего проходного сечения) происходит в результате непосредственного воздействия потока рабочей жидкости на этот элемент. С ростом номинального давления и расхода резко увеличиваются усилия и размеры пружин клапанов прямого действия, что ведет к возрастанию габаритов самого клапана. Поэтому в гидроприводах с высоким давлением (более 25 МПа) чаще всего применяются клапаны непрямого действия (двухкаскадныс клапаны), представляющие собой совокупность двух клапанов: основного (второй каскад) и вспомогательного (перный каскад). В этих клапанах рабочее проходное сечение основного клапана изменяется в результате воздействия потока рабочей жидкости на запорно-регулирующий элемент вспомогательного клапана.

Схема напорного клапана прямого действия привсдсна на рис. 2.1. В корпусе 2 (а) имеются каналы для подсоединения клапана к гидролинии, в которой требуется ограничить давление, а также канал для подсоединения к сливной гидролинии. В корпусе размещены запорно-регулирующий элемент 1 шарикового типа, пружина 3 и регулировочнй винт 4. Запорно-регулирующий элемент (шарик) под действием усилия пружины прижимается к седлу и закрывает рабочее окно клапана, При повышении давления в защищаемой клапаном гидролинии на шарик будет действовать сила давления жидкости, превышающая усилие пружины. Шарик отойдет от седла и пропустит часть жидкости на слив, ограничивая давление в гидролинии. Давление настройки клапана регулируется изменением усилия пружины с помощью винта.

1 – шарик; 1’ – золотник; 2 – корпус; 3 – пружина; 4 – регулировочный винт

Рисунок 2.1. Схема напорного клапана прямого действия шарикового (а) и золотникового (б) типа и условное обозначение (в)

Такая конструкция проста и надежна в работе, не требует точной подгонки шарика к седлу, малочувствительна к загрязнению рабочей жидкости. Однако шариковые напорные клапаны применимы лишь при относительно небольших давлениях и кратковременном действии, так как при длительной работе шарик вследствие вибрации неравномерно вырабатывает (разбивает) седло клапана. Поэтому данные клапаны используют в качестве предохранительных в гидросистемах низкого давления, поскольку в этом случае клапан работает эпизодически.

В качестве переливных клапанов по этой причине применяются, как правило, клапаны с запорно-регулирующим элементом золотникового типа, схема одного из которых приведена на рис. 2.1, б.

Рассмотрим одну из схем напорного клапана непрямого действия (рис. 2.2, а). В корпусе 1 размещен основной клапан конического типа 7, выполненный вместе с поршнем 6. Вспомогательный клапан, управляющий основным, содержит шарик 2, пружину 3 и регулировочный винт 4. Напорная полость А с помощью дросселя 8 соединяется с рабочей полостью Б вспомогательного клапана и полостью Г основного клапана для уменьшения усилия пружины 5. Полость В через канал Д соединяется со сливной гидролинией.

При давлении в напорной гидролинии и полости А, меньшем давления настройки, шарик под усилием пружины 3 закрывает рабочее проходное сечение вспомогательного клапана. При этом давление в полости Г основного клапана равно давлению в полости А, а так как эффективные площади поршня со стороны полостей А и Г выбираются равными, то суммарное усилие на клапан, создавасмое давлением жидкости, будет равно нулю. Рабочее проходное сечение основного клапана под действием пружины 5 будет закрыто.

а – схема; б – условное обозначение

Рисунок.2.2. Напорный клапан непрямого действия

При давлении рабочей жидкости в полости А больше допустимого увеличивастся давление в полости Б. При этом открывается шариковый клапан и рабочая жидкость поступает в полость В и по каналу Д в сливную гидролинию. Появление расхода жидкости через дроссель и вспомогательный клапан приводит к уменьшению давления в полости Г основного клапана. Под действием давления в полости А поршень сместится вверх и откроет рабочее окно основного клапана. При этом давление в напорной гидролинии и полости А падает, поршень смещается вниз и клапан закрывается.

Величина давления настройки клапана непрямого действия определяется усилием пружины 3, которое изменяется с помощью регулировочного винта 4.

В зависимости от последовательности установки и срабатывания предохранительные клапаны условно разделяются на первичные и вторичные.

Первичные клапаны обычно устанавливают в напорной гидролинии насоса или в напорной секции гидрораспределителя. Они предохраняют насос от сверхустановленных давлений, обеспечивают его разгрузку.

Вторичные клапаны устанавливают в гидролинии после гидрораспределителя или прикрепляют на корпусе гидрораспределителя к его рабочим отводам. Эти клапаны предохраняют гидродвигатели и другие гидроагрегаты от сверхустановленных давлений, возникающих от реактивных или инерционных нагрузок в гидродвигателях. Конструкции гидроклапанов давления отличаются большим разнообразием.

Предохранительный клапан, установленный в гидросистеме, предназначен для защиты насоса и гидроцилиндра от перегрузки. При увеличении частоты вращения двигателя клапан ограничивает подачу рабочей жидкости в гидросистему и давление в ней. Клапан отрегулирован на давление 12,5МПа и опломбирован. В корпусе 5 предохранительного клапана установлен золотниковый клапан (гильза 11, золотник 13, пружина 12) и шариковый клапан с шариком 16.

1 — колпак;
2 — регулировочный винт;
3,12 — пружины;
4 — гайка;
5 — корпус;
6,14,18 — уплотнительные прокладки;
7 – пробка (заглушка технологического отверстия);
8 — седло клапана;
9 — заглушка клапана;
10 — уплотнительное кольцо;
11 — гильза;
12 — пружина;
13 — золотник;
15 — седло клапана;
16 — шарик клапана;
17 — гайка;
I — полость, сообщающаяся с напорной гидролинией;
II,II — каналы, сообщающиеся со сливной гидролинией;
IV — канал;
VI — канал, соединенный с гидравлическим рулевым механизмом (гидрорулем);
VIII — канал, соединенный с напорной гидролинией (насосом гидросистемы);
V,VII — дроссельные отверстия;
Читайте также  Принцип работы топливного насоса низкого давления

Действие предохранительного клапана. Рабочая жидкость подается в полость VIII и, пройдя дроссельное отверстие VII, поступает к гидравлическому рулевому механизму. С увеличением расхода через дроссель VII увеличивается и давление в полостях VIII и I. При определенном (расчетном) расходе давление в полости I достигает такой величины, что сила, действующая на торец золотника 13, превышает сопротивление пружины 1, золотник смещается вправо (по рисунку) и открывает окна в гильзе 11. Рабочая жидкость проходит в полость II, соединенную со сливной гидролинией. В дальнейшем с увеличением подачи жидкости в полость VIII расход через дроссель VII увеличивается незначительно, а излишек жидкости поступает в сливную гидролинию. Таким образом, ограничивается подача жидкости к гидрорулю.При увеличении давления в полости VI увеличивается давление и в связанной с ней через дроссель V полости IV. При определенном давлении в полости IV открывается шариковый предохранительный клапан и жидкость из этой полости поступает в полость II. После этого увеличение давления в полости IV прекращается. Давление в полости VI и в связанных с ней полостях VIII и I продолжает увеличиваться, пока не достигнет величины, обусловленной сопротивлением дросселя V расходу, созданному клапаном 16. Одновременно золотник 13, преодолевая усилие пружины 12,занимает положение, обусловленное перепадом давления жидкости в полостях I и IV, открывая окна в гильзе 11 на величину, обеспечивающую сброс избыточного давления. Таким образом, ограничивается давление в системе рулевого управления. Давление регулируется винтом 2.

Применение гидроклапанов непрямого действия

Свойства клапанов непрямого действия позволили разработать методы управления давлением, которые существенно повысили технические, эксплуатационные и потребительские характеристики гидроприводов, сделали их проще и экономичнее.

Автоматизация ряда рабочих процессов осуществляется также благодаря этим свойствам. В результате гидравлические машины и оборудование стали более эффективными, удобными и легкими в управлении.

Рассмотрим наиболее применяемые методы управления, реализованные с помощью предохранительных клапанов непрямого действия.

Немало гидроприводов содержат насос с постоянным рабочим объемом (нерегулируемый) и гидрораспределители с закрытым центром, у которых в нейтральной позиции линия нагнетания закрыта.

В результате при холостых режимах рабочая жидкость поступает на слив через предохранительный клапан, переводя полезную энергию в тепло. В таких гидросистемах целесообразно использовать предохранительные клапаны непрямого действия с дополнительной управляемой разгрузочной линией.

Рис. 1. Схема разгрузки клапана непрямого действия

1 – насос; 2 – главный золотник; 3 – пилотный золотник; 4 – дроссель; 5 – нагнетательная линия; 6 – манометр; Х – линия разгрузки; Y1 – электроуправляемый клапан (нормально открытый)

Рассмотрим схему, представленную на рис. 1. Вне зависимости от конструкции схема и принцип действия всех клапанов непрямого действия одинаковы. Зная принципы его работы, легко разобраться в любых конструктивных особенностях.

Рассмотрим сначала работу предохранительного клапана непрямого действия в режиме без разгрузки (в его основном состоянии). В этом случае линия разгрузки Х перекрыта, т.е. электроуправляемый клапан Y1 (нормально открытый), показанный на рис. 1, включен.

Рабочая жидкость от насоса из линии нагнетания 5 поступает в торцевую полость силового золотника 2. Одновременно по внутренним каналам управления и через дроссельное отверстие 4 жидкость подводится к противоположному подпружиненному торцу силового золотника 2.

В канале перед подпружиненной полостью часто выполняют дроссель для исключения скачков давления (гидроударов). Такой пример показан на рис. 1. Пилотный золотник 3 (золотник управления клапаном) закрывает поступление рабочей жидкости на слив.

Он прижимается к седлу жесткой пружиной. Рабочая поверхность пилотного золотника выполняется конусной. В ряде конструкций в качестве пилотного золотника используется металлический шарик.

Поскольку движение потока жидкости в канале управления отсутствует (состояние статики – перепад давлений на дросселе 4 равен нулю), на оба торца силового золотника действует одинаковое давление, равное рабочему.

Силы, развиваемые рабочим давлением (гидравлические силы), уравновешивают золотник 2. Силовой золотник 2 прижимается к седлу только усилием слабой пружины.

Для преодоления ее сопротивления достаточно воздействия на противоположный торец золотника давления 0,3-0,5 МПа. Как только величина рабочего давления превысит настройку предохранительного клапана, пилотный золотник 3 начинает смещаться.

Действующая на него сила, развиваемая давлением, превышает силу, создаваемую жесткой пружиной. Перемещение пилотного золотника 3 открывает кольцевое окно между его круглым седлом и конусом (либо шариком).

Небольшая часть рабочей жидкости начинает поступать через это кольцевое окно на слив в гидробак (состояние динамики). Давление в подпружиненной торцевой полости силового золотника 2 становится меньше.

Перепад давлений на дросселе 4 начинает расти. При дальнейшем повышении рабочего давления пилотный золотник 3 продолжает перемещаться, все больше сжимая жесткую пружину. Площадь кольцевого окна увеличивается. Все большее количество рабочей жидкости поступает из канала управления на слив.

Давление в подпружиненной полости силового золотника 2 падает (возрастает перепад давлений на дросселе 4). Уменьшается гидравлическая сила, действующая на силовой золотник 2 в подпружиненной полости.

Как только сумма этой силы и силы действия слабой пружины станет меньше гидравлической силы в противоположной торцевой (неподпружиненной) полости золотника 2, он начнет перемещаться, открывая свободный доступ нагнетаемому потоку рабочей жидкости на слив.

Контроль давления настройки клапана осуществляется с помощью манометра 6. Если гидросистема работает в холостом режиме, то рабочая жидкость поступает на слив под давлением настройки предохранительного клапана, переводя большое количество гидравлической энергии в тепло.

Насос при этом нагружен и работает в экстремальном режиме. Однако использование клапана непрямого действия позволяет разгрузить гидросистему в период холостой работы машины. Разгрузка осуществляется следующим образом. В канале управления между дросселем 4 и торцевой подпружиненной полостью силового золотника 2 выполняется отводящая линия Х – линия разгрузки.

Во многих гидросистемах она соединяется с внутренними управляющими каналами, чтобы разгрузка при наступлении холостого режима работы машины осуществлялась автоматически, а при выполнении силовых операций, также автоматически, предохранительный клапан переводился в рабочее положение.

Открытие и закрытие внутренних управляющих каналов осуществляется с помощью соответствующих клапанов, чутко реагирующих на изменение рабочего давления в гидросистеме. Вместе с тем в гидросистемах часто применяется внешний управляющий клапан, который показан на рис. 1.

Он позволяет оператору непосредственно управлять разгрузкой. Рассмотрим этот случай. Когда внешний управляющий клапан Y1 соединяет линию разгрузки со сливом (Y1 отключен), силовой золотник 2 прижимается к седлу только слабой пружиной.

Для её преодоления нагнетающему потоку достаточно развить давление 0,3-0,5 МПа. Силовой золотник 2 открывается и направляет рабочую жидкость от насоса на слив в гидробак. Насос работает практически в холостом режиме, преодолевая лишь указанное незначительное сопротивление.

Разгрузка предохранительного клапана существенно экономит энергию, снижает гидравлические удары при включении гидросистем и дает возможность производить запуск насоса в практически ненагруженном состоянии.

Для перевода гидросистемы в рабочий режим включается клапан Y1. Линия разгрузки Х перекрывается. Рабочая жидкость поступает в торцевую подпружиненную полость силового золотника, компенсируя действующую гидравлическую силу, и с помощью пружины закрывает его.

Поток от насоса нагнетается в гидросистему, преодолевая рабочее давление. Далее предохранительный клапан непрямого действия работает в обычном режиме.

Рис. 2. Многоконтурная система управления с клапаном непрямого действия

Сам принцип использования клапана непрямого действия с внешним регулирующим устройством позволяет создавать многоконтурные системы управления с различными величинами заданного давления.

Пример такой системы показан на схеме рис. 2. Здесь главный предохранительный клапан настроен на давление 18,0 МПа. Внешние управляющие клапаны Y1 и Y2нормально закрытые, они отключены.

При отключенных клапанах Y1 и Y2 гидросистема работает при максимальном давлении 18,0 МПа. Если включить клапан Y1, линия управления Х соединится с клапаном прямого действия, настроенным на максимальное давление 6,0 МПа. Рабочее давление в гидросистеме не будет превышать эту величину.

Рис. 3. Схема 4-ходового 3-позиционного (4/3) распределителя с электроуправлением компании Bosch Rexroth

Если отключить клапан Y1 и включить клапан Y2, линия управления Х соединится с клапаном, настроенным на максимальное давление 12,0 МПа. Теперь рабочее давление ограничится соответственно 12,0 МПа. Используя данное техническое решение, многие компании выпускают гидрораспределители, которые управляются при различных значениях давления.

В качестве примера на рис. 3 показана такая гидроаппаратура. Таким образом, вводя в гидросхему внешние управляющие клапаны, можно создавать разветвленные гидросистемы, способные управлять различными режимами гидродвигателей.

Рис. 4. Система управления клапаном непрямого действия и гидрораспределителем

Рассмотрим гидросхему, приведенную на рис. 4. Она содержит насос с постоянным рабочим объемом, электрогидравлическую систему управления предохранительным клапаном непрямого действия и распределителем, которая позволяет управлять исполнительным гидроцилиндром в 5 различных вариантах его работы.

В качестве самопроверки, опираясь на вышеизложенное, заполните карту работы гидросистемы. При выключенном электромагните поставьте в соответствующей клетке символ 0, а при включенном – символ 1.

  • 970 Elite
  • TLB 860
  • Cat 422
  • Cat 428
  • Cat 434
  • Cat 444
  • 3 CX Super
  • 4 CX
  • 5 CX
  • WZ30-25
  • XT860/XT870

Предохранительный клапан

Любая система, работающая под давлением, нуждается в защите от перегрузок по давлению, возникающих в нештатных или аварийных ситуациях. Для этого применяются предохранительные клапаны. Они различаются по конструкции и характеристикам, для каждой установки — газовой или жидкостной — можно подобрать подходящую предохранительную арматуру.

Назначение

Основное назначение предохранительного клапана – защита системы от повышенного давления, которое может привести к ее повреждению или даже разрушению. Клапан сбрасывает излишки рабочей среды при превышении предельного значения ее напора. Сброс происходит в дренажную систему или в атмосферу. После того, как давление в системе упадет до нормального, предохранительный клапан закрывается и сброс прекращается.

Принцип действия клапанов

Принцип работы любого предохранительного клапана чрезвычайно прост. Запирающий элемент прижимается к седлу пружиной. По мере роста давления оно начинает превозмогать силу сжатия пружины, сжимая ее и отодвигая запорный элемент от седла. В открытый просвет устремляются излишки жидкости или газа. По мере выхода напор снижается, пружина отжимает запорный элемент обратно к седлу.

Читайте также  Принцип работы ТНВД ЯМЗ 238

Устройство закрывается и готово к следующему рабочему циклу. Сила сжатия пружины, а, следовательно, порог срабатывания регулируется винтом.

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.

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.

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.

Технические требования к предохранительным клапанам

Основное требование, предъявляемое к аварийной арматуре- это надежность и четкость срабатывания. Достигается это за счет:

  • Быстрое открытие при достижении порога срабатывания.
  • Достаточная пропускная способность при открытии.
  • Четкое закрытие при снижении напора до допустимого уровня.
  • Гарантия герметичности и отсутствие утечек при нормальном напоре до и после срабатывания.
  • Безотказность в течении паспортного срока эксплуатации и проектного числа срабатываний. Стабильность параметров упругих элементов и качества поверхностей золотника и седла.

Вся предохранительная арматура обязательно должна периодически испытываться на работоспособность, целостность и качество уплотнений. Для этого ее демонтируют и направляют в сертифицированную поверочную лабораторию или испытательный центр. Для предохранителей, работающих в сложных установках непрерывного цикла, допускается проверка на месте. Ее проводят методом испытания в действии.

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.

Выбор аварийной арматуры

При проектировании системы водоснабжения, отопления или технологической установки необходимо четко определить предельные значения давления, допустимые для ее компонентов или участков сети. При этом учитываются такие параметры, как:

  • производительность бойлера или главного насоса;
  • объем и рабочая температура рабочей среды;
  • особенности ее циркуляции.

Исходя их этого, определяют тип, сечение, пропускную способность, пороговое значение срабатывания, скорость срабатывания и время возвращения в исходное состояние, а также количество и места монтажа предохранительной арматуры.

В бытовых отопительных системах чаще всего применяются пружинные клапаны. Для жидкостных сред вполне достаточно использовать устройства низкого или среднего подъема. Пропускная способность должна обеспечивать быстрый сброс напора до допустимых величин.

Конструкция корпуса определяется местом сброса излишнего количества рабочей среды. Если она будет сбрасывать непосредственно в окружающую среду- достаточно клапана открытого типа. Если сброс должен происходить в дренаж- потребуется корпус с выходным патрубком соответствующего типа присоединения. Чаще всего используют резьбовой или ниппельное.

Ни в коем случае нельзя приобретать клапан с завышенным относительно расчетного порогом срабатывания. Такое устройство не откроется в нужный момент. Это может привести к повреждению оборудования или даже к полной аварии системы.

Предохранительный клапан СППК: типы и сфера применения

Предохранительный клапан СППК: типы и сфера применения

Возникновение внештатных ситуаций в системах, работающих под давлением, имеет высокую вероятность возникновения, следовательно, такие системы нуждаются в защите от чрезмерных перегрузок в давлении. Действенным решением является использование предохранительных клапанов. Конструкции и общие характеристики элементов могут разниться в зависимости типа установки (жидкостная или газовая). Вследствие этого, нужно подобрать соответствующую арматуру.

Назначение предохранительных клапанов

Предохранительный клапан служит для обеспечения защиты системы от чрезмерного, повышенного давления и предотвращения разрушений или повреждений системы. При превышении предельного уровня напора, клапан сбрасывает излишки за пределами значения рабочей среды. После того, как давление нормализуется, клапан закрывается, а осуществление сброса прекращается.

Принцип работы

Запирающий элемент, под воздействием пружины, прижимается к седлу. Так, как давление растёт, оно превозмогает общую силу сжатия этой пружины. Запорный элемент отодвигается от седла посредством сжимания. В освободившееся пространство устремляются все излишки газа или жидкости. В момент освобождения от излишков, напор начинает снижаться, а запорный элемент отжимается в обратную сторону под воздействием пружины.

После закрытия устройства, оно готово для следующего цикла. Порог сжатия и сила сжатия регулируется специальным винтом.

Предохранительные клапаны и их классификация

Классификация устройства осуществляется по ряду параметров.

По основам принципа действия:

  • Прямой принцип действия – механический, классический клапан;
  • Непрямого принципа действия — здесь используются: дистанционно-управляемый вентиль, автоматика управления и датчик давления Вентиль и датчик могут находиться в противоположных местах конструкции;

По методу открытия затвора:

  • Двухступенчатые (для газов);
  • Пропорционального (в молосжиаемых рабочих средах);

По тому способу, как нагружен золотник:

  • Магнитно-пружинные;
  • Пружинные;
  • Рычажно-грузовые;

Также, в наличии имеется множество других типов аварийных предохранительных устройств.

Особенности и различия в конструкции

Большинство клапанов выпускаются только с одним седлом, хотя некоторые элементы могут иметь два седла или два штока с наличием пружин.

Различия могут быть обнаружены в высоте подъёма в запорном элементе по отношению к диаметру:

  1. Полный подъём – свыше 1/4;
  2. Малый подъём – свыше 1/4;
  3. Средний подъём – до 1/20;

Устройство сработает намного быстрее, если степень подъёма будет выше. Малоподъёмные клапаны используются в местах, где нет необходимости в сбросах больших объёмов жидкости. Там высота подъёма будет аналогична объёму среды. Полноподъёмный элемент имеет два положения «Закрыто» и «Открыто» и они называются двухпозиционные. Такие устройства предназначены:

  • Газов;
  • Жидкостных систем с высоким давлением;

Данные конструкции применяются на особых и ответственных участках.

Пружинные клапаны

Пружинный клапан распространён в системах отопления, нагрева воды и водопроводных системах. Золотник прижимается непосредственно к седлу сжатой пружины. Посредством винта, пружина может быть настроена на разные, предельные значения. Некоторые устройства снабжены рычагом принудительного затвора, для его быстрого открытия в случае внештатных ситуаций и проверки работоспособности. Это исключено на вредных производствах. Элементы клапана покрываются специальным антикоррозийным покрытием.

Читайте также  Лесовозный прицеп для квадроцикла

Шток, который проходит через корпус, уплотняется посредством двойного сальника и предотвращает проникновение вредных веществ.

Рычажно-грузовые клапаны

Такие элементы могут монтироваться в исключительно отведённом положении относительно горизонта. Такое положение строго регламентировано производителем. Они не предназначены для установки и работы на движимых объектах. Основой принципа их работы является использование земного притяжения для противодействия силе напора.

Такой рычаг может входить в резонанс и создавать вибрации. Общие габариты грузов и рычагов могут увеличиться, если значение напора будет высоким. Двухседельный клапан поможет избавиться от вибрации. В них отсутствует старение пружин, а параметры работы крайне стабильны.

Магнито -пружинные клапаны

Это изделия непрямого действия. Солиноид приводится в действие запорным элементом. Магнит прижимает соленоид седлу, а при достижении предельного уровня напора автоматика сама отключает напряжение. Затвор открывается посредством давления среды и отжимания золотника. В другой разновидности конструкции отжимание происходи посредством пружины и включением соленоида, когда предельное значение достигнуто. Есть и другие виды этого клапана.

Преимущество изделия заключается в том, что в нём отсутствует задание порогового значения посредством доступа к арматуре. В управлении изменяются настройки программы в зависимости от стадии технологического процесса. Такие устройства стоят дороже аналогов, но окупают себя при использовании на производстве.

Технические требования

Требование к устройству основывается на чёткости в срабатывании и надёжности в использовании. Это может быть достигнуто посредством:

  • Гарантия герметичности;
  • Быстрое открытие;
  • Чёткое закрытие;
  • Высокая пропускная способность;
  • Безотказность в работе;
Предохранительный клапан прямого действия АО ОЗНО

Арматура регулярно испытывается на целостность, работоспособность, а также проверяется качество уплотнений. Поверка осуществляется в испытательном центре или специализированной лаборатории. Проверка на месте может быть произведена в отношении элементов работающих в сложных условиях и комплексных установках. Здесь производится метод испытания в действии.

Стандарты и правила

Арматура применяется на основе правил эксплуатации, отраслевыми стандартами и правилами в эксплуатации.

В местах, где сосуды осуществляют работу под давлением, применяются документы:

  • Гост 24570-81 Национальный стандарт в отношении предохранительных клапанов;
  • ПБ 53-576-03;
  • « Boiler & Pressure Vessel Code »;

Выбор арматуры

При выборе элемента необходимо определить основные предельные значения в давлении. Следует учитывать такие параметры:

  1. Особенность циркуляции:
  2. Производительность насоса или бойлера;
  3. Рабочая температура и объём рабочей среды;

На основе этих параметров, специалисты делают выбор, какой именно клапан следует установить. Берутся во внимание технические характеристики элемента. Так, пружинный клапан идеально подойдёт для отопительной системы. Изделия среднего и низкого подъёма идеально подойдут для жидкостных сред. Пропускная способность должна давать возможность сброса напора до желаемых величин. Для сброса излишков в окружающую среду подойдут клапаны открытого типа, а если используется дренаж, то нипельного или резьбового.

Строго запрещено покупать элемент с завышенным порогом срабатывания. Такое устройство может привести к поломке всей системы, так как существует риск, что оно не откроется в нужный момент.

Новинка!

Электромагнитные соленоидные клапаны SMART для воды



от 678 руб.
Подробнее >>

Аксессуары для клапанов
Электромагнитные катушки
(электромагниты)
Мембраны для клапанов

Устройство и принцип действия электромагнитного клапана

Устройство электромагнитного (соленоидного) клапана

Электромагнитный клапан (клапан соленоидный) состоит из следующих основных деталей: корпуса, крышки, мембраны (поршня), пружины, плунжера, штока и электрической катушки (соленоида). Корпуса и крышки клапанов отливают из латуни, нержавеющей стали, чугуна или полимеров: полипропилена, эколона, нейлона и др. Клапаны рассчитаны для использования при различных рабочих средах, давлениях и температурах. Для плунжеров и штоков применяют специальные магнитные материалы. Электрокатушки (соленоиды) для клапанов изготовливают в пылезащищенном или герметичном корпусе. Обмотка катушек выполнена высококачественным эмаль проводом из электротехнической меди. Присоединение к трубопроводу резьбовое или фланцевое. Для подключения к электрической сети используется штекер. Управление осуществляется подачей напряжения (или импульса) на катушку.

Напряжения питания:
Переменного тока, AC: 24В, 110В, 220В;
Постоянного тока, DC: 12В, 24В;
Допуск по напряжению: ± 10%.
Класс защиты: IP65.

Основные рабочие положения:
Клапаны электромагнитные по исполнениям бывают: «НЗ» – нормально закрытые клапаны, «НО» – нормально открытые клапаны и «БС» – бистабильные (импульсные) клапаны, переключающиеся с открытого на закрытое положение по управляющему импульсу.

По принципу действия:
Для различных условий эксплуатации применяют клапаны прямого действия, срабатывающие при нулевом перепаде давлении и пилотные клапаны (непрямого действия) – срабатывающие только при минимальном перепаде давления. Так же электромагнитные клапаны подразделяются на запорные (2/2 ходовые), распределяющие трехходовые (3/2 ходовые), и переключающие клапаны (2/3 ходовые).

Мембраны и уплотнения:
Мембраны клапанов изготовлены из эластичных полимерных материалов специальной конструкции и химического состава – EPDM, NBR, FKM, а уплотнения из PTFE или TEFLON. Так же в конструкции клапанов используются новейшие составы силиконовых резин – VMQ и другие полимеры.

Свойства материалов:

EPDM – Этилен-пропилен-диен-каучук. Недорогой, химически и износостойкий эластичный полимер. Высокая устойчивость к старению и атмосферным воздействиям. Устойчив к кислотам, щелочам, окислителям, соленым растворам, воде, пару низкого давления, нейтральным газам. Неустойчив к бензину, бензолу и углеводородами. Температура применения −40… +140 °С.

NBR Нитрил-бутадиен-каучук. Распространенный и недорогой эластичный полимер, нейтральный к воздействию бензина, минерального масла, дизельного топлива, растворов щелочей, неорганических кислот, пропана, бутана и воды. Температурный диапазон −30… +100 °С. Разрушается бензолом, окислителями и ультрафиолетом.

FKM – Фторкаучук. Термостойкий и эластичный синтетический полимер. Высокая стойкость к старению, озону и ультрафиолету. Химически устойчивый для кислотных и щелочных сред, нефтепродуктов, для топлива и углеводородов. Применяется для спиртов, воды, воздуха и пара низкого давления при температуре −30… +150 °С. Разрушается эфирами, органическими кислотами.

PTFE – Политетрафторэтилен. Фторполимер, один из самых химически стойких полимерных материалов. Применяется в химической промышленности для кислот и их смесей высокой концентрации, щелочей, растворителей. Устойчив к бензолу, окислителям, маслам и топливам. Используется для агрессивных газов, углеводородов, воздуха, воды и пара. Температурный диапазон −50… +200 °С. Разрушается трифторидом хлора и жидкими щелочными металлами.

TEFLON – Политетрафторэтилен. Запатентованное название фторполимера, на основе PTFE с улучшенными эксплуатационными характеристиками. Рабочая температура применения в диапазоне −50… +250 °С.

Полимеры, устойчивость химических соединений и рабочие среды,
общие технические данные и материалы.

Принцип действия пилотного электромагнитного клапана

Клапан нормально закрытый
В статичном положении напряжение на катушке отсутствует – электро клапан закрыт. Запорный орган (мембрана или поршень, в зависимости от типа клапана) герметично прижат, силой действия пружины и давления рабочей среды к седлу уплотнительной поверхности. Пилотный канал закрыт подпружиненным плунжером. Давление в верхней полости клапана (над мембраной) поддерживается через перепускное отверстие в мембране (или через канал в поршне) и равно давлению на входе в клапан. Клапан электромагнитный находится в закрытом положении, пока катушка не окажется под напряжением.

Для открытия клапана напряжение подается на катушку. Плунжер, под воздействием магнитного поля поднимается и открывает пилотный канал. Так как диаметр пилотного канала больше перепускного, давление в верхней полости клапана (над мембраной) понижается. Под действием разницы давлений, мембрана или поршень поднимается вверх и клапан открывается. Клапан останется в открытом положении, пока катушка находится под напряжением.

Клапан нормально открытый
Принцип действия нормально открытого клапана наоборот – в статичном положении клапан находится в открытом положении, а при подаче напряжения на катушку клапан закрывается. Для удержания нормально открытого клапана в закрытом состоянии, напряжение необходимо подавать на катушку долговременно.

Для правильной работы любых клапанов пилотного действия необходим минимальный перепад давления, ΔP – разница давлений на входе и на выходе клапана. Пилотные клапаны назвают клапанами непрямого действия, т.к. кроме подачи напряжения, необходимо выполнение условия по перепаду давления. Подходит в большинстве случаев, для эксплуатации в системах водоснабжения, отопления, системах ГВС, системах пневмоуправления и др. – везде, где присутствует давление в трубопроводе.

Принцип действия клапана электромагнитного прямого действия

У электромагнитного клапана прямого действия пилотный канал отсутствуют. Эластичная мембрана в центре имеет жесткое металлическое кольцо и через пружину соединена с плунжером. При открытии клапана, под воздействием магнитного поля катушки, плунжер поднимается вверх и снимает усилие с мембраны, которая моментально поднимается и открывает клапан. При закрытии (отсутствии магнитного поля), подпружиненный плунжер опускается и с усилием прижимает мембрану, через кольцо к уплотнительной поверхности.

Для клапана электромагнитного прямого действия, минимальный перепад давления на клапане не требуется, ΔPmin=0 бар. Клапаны прямого действия, могут работать как в системах с давлением в трубопроводе, так и на сливных емкостях, накопительных ресиверах и в других местах, где давление минимально или отсутствует.

Принцип действия бистабильного клапана

Бистабильный клапан имеет два устойчивых положения: «Открыто» и «Закрыто». Переключение между ними осуществляется последовательно, подачей короткого импульса на катушку клапана. Особенностью управления является необходимость подачи импульсов переменной полярности, поэтому бистабильные клапаны работают только от источников постоянного тока. Для удержания открытого или закрытого положения подавать напряжение на катушку не требуется! Конструктивно, бистабильные импульсные клапаны выполнены как пилотные клапаны, т.е. необходим минимальный перепад давления.

Клапан электромагнитный соленоидный (англ. solenoid valve) – это функциональная и надежная трубопроводная арматура. Ресурс работы специальных электромагнитных катушек составляет до 1 миллиона включений. Время, необходимое для срабатывания мембранного магнитного клапана в среднем составляет от 30 до 500 миллисекунд, в зависимости от диаметра, давления и исполнения. Клапаны электромагнитные можно применять как запорные устройства дистанционного управления, так и для безопасности, в качестве отсечных, переключающих или отключающих электроклапанов.

Открытие оф. дилера в Екатеринбурге.

29 января 2017г в г.Екатеринбург открывается официальный дилер. Производится набор персонала.



Новинка!

Коллекторные распределит-ельные электромагнитные клапаны прямого действия в наличии на складе!

Новинка! На наш склад поступили дисковые затворы с электроприводом 220V и 380V для трубопроводов DN от 40 до 600 мм.