Клапан предохранительный что это

Предохранительные клапаны

Принцип действия предохранительного клапана основан на уравновешивании внешней силой (пружиной) давления жидкости, действующего на клапан, который под действием этой силы плотно (герметично) перекрывает проходной канал.

Предохранительные клапаны имеют разнообразные конструкции:

— шарикового,
— конусного и
— плунжерного типов.

В самоходных машинах часто применяются предохранительные клапаны прямого и непрямого действия.

Предохранительные клапаны прямого действия (одноступенчатые):

Предохранительные клапаны прямого действия имеют простую конструкцию и жесткие статические характеристики срабатывания, существенно зависящие от давления и расхода жидкости. Они обладают достаточным быстродействием вследствие небольшой массы подвижных деталей. На стабильность статической характеристики клапанов отрицательно влияют силытрения и нелинейность характеристики длинной пружины. Поэтому такие клапаны периодически регулируют в процессе эксплуатации.
Предохранительные клапаны прямого действия применяют в случаях эпизодического действия и при средних расходах (dy < 25 мм).

При больших расходах и высоком давлении (более 25 МПа) значительно увеличиваются габаритные размеры, поэтому целесообразнее применять клапаны непрямого действия.

Первичные предохранительные клапаны прямого действия применяют в напорных секциях гидрораспределителей, клапанных блоках и коробках, в качестве вторичных клапанов. На рис. 1 приведена конструкция предохранительных клапанов прямого действия.

Рис.1.
Предохранительные клапаны прямого действия:

1 — пробка;
2 — регулировочный винт;
3 — корпус;
4 — пружина;
5 — направляющая втулка;
6 — запорно-регулирующий элемент;
7 — демпфер;
8 — седло

Предохранительные клапаны непрямого действия (двухступенчатые):

Предохранительные клапаны непрямого действия имеют статические характеристики, почти не зависящие от изменения расхода и давления в широком диапазоне. Они приспособлены для гидравлического демпфирования, поэтому обладают лучшей устойчивостью и малым гистерезисом, более простым способом обеспечивается дистанционное управление разгрузкой, но для некоторых случаев применения их быстродействия недостаточно, особенно с повышением вязкости рабочей жидкости при низкой температуре.

Конструкция предохранительных клапанов непрямого действия более сложная, а изготовление более трудоемкое, но вследствие указанных преимуществ они находят широкое применение, особенно в гидроприводах самоходных машин с высоким номинальным давлением.

Статические и динамические свойства предохранительных клапанов и стабильность их работы в процессе эксплуатации существенно влияют на надежность и технический ресурс самоходных машин с гидравлическим приводом! Поэтому, при проектировании машины, на эти агрегаты гидропривода следует обращать повышенное внимание.
Следует иметь в виду, что в конструкции клапанов давления с сервоуправлением применяют запорно-регулирующие элементы с гидравлическим уравновешиванием некоторой части усилия, развиваемого давлением жидкости, и с гидравлическим демпфированием резонансных явлений, создающих сопротивление возбуждающему усилию, пропорциональное скорости перемещения запорно-регулирующего элемента. Клапаны давления непрямого действия с короткими и жесткими пружинами менее подвержены вибрации, чем клапаны давления прямого действия с длинными пружинами.

На рис. 2 приведена конструкция предохранительные клапаны непрямого действия.

Рис.2.
Предохранительный клапан непрямого действия:

1, 3 — запорный элемент;
2, 5 — пружина;
4, 8 — втулка;
6 — регулировочный винт;
7 — камера первичного дросселирования.

Клапаны давления выпускаются как в корпусном, так и в патронном исполнении. Последние устанавливаются непосредственно в корпус гидрораспределителей, клапанных коробок, блоков и т.п.

Клапан предохранительный – все о типах, принципе работы и устройстве

Обязательным элементом каждой гидросистемы, функционирующей под высоким давлением, считается предохранительный клапан. Устройство специально предназначено для защиты систем от чрезмерного превышения давления, ограничивая его предельную границу. При приближении к опасной отметке сбросной клапан срабатывает, осуществляя сброс рабочей среды до момента нормализации внутрисистемного давления.

Устройство предохранительных клапанов

Предохранительный клапан – это специальная трубопроводная арматура, функционирующая от рабочей среды. Существуют различные типы предохранительных устройств, но сбросные клапаны пользуются наибольшей популярностью благодаря эффективности работы при относительной несложности конструкции.

Конструкция предохранительного клапана зависит от его типа, но чаще применяются клапаны с пружинным механизмом прямого действия, обязательными компонентами которых являются задатчик с запорным органом. Задатчик отвечает за силовое воздействие на чувствительный элемент, непосредственно связанный с запорным органом, состоящим из запора и седла. В роли затвора обычно выступает золотник, а в качестве задатчика используется стальная пружина.

Принцип работы

Когда клапан пребывает в закрытом положении, чувствительный элемент находится под воздействием рабочего давления системы. Когда в системе начинают возникать процессы, провоцирующие повышение уровня давления выше рабочего, сила притяжения золотника к седлу снижается. В момент, когда сила равняется нулю, наступает уравновешивание рабочих сил от воздействия давления внутри системы и задатчика на чувствительный элемент. Начинается открытие запорного клапана. Если внутрисистемное давление продолжает расти, осуществляется выпуск рабочей среды через открытый клапан. Когда давление в системе постепенно падает и приходит в норму после сброса рабочей среды, запорный орган под воздействием усилия задатчика закрывается.

Чтобы клапан закрылся, давление должно опуститься до отметки на 10-15% ниже, нежели уровень нормального давления в системе. Это связано с тем, что для возвращения запорного элемента в герметичное положение требуется усилие значительно большее, нежели то, которого было достаточно для поддержания его в закрытом положении до момента открытия.

Разновидности клапанов предохранительного типа

Существуют разные типы предохранительных клапанов, которые классифицируются по наличию определенных признаков.

По принципу действия выделяют два типа сбросных клапанов:

• Клапаны прямого действия срабатывают непосредственно под воздействием рабочей среды.
• Клапаны сбросные обратного действия реагируют на силу постороннего источника давления или открываются под воздействием электричества.

По типу подъема замыкающего органа сбросные предохранительные клапаны подразделяют на:

• Устройства пропорционального действия, которые чаще используются для несжимаемой среды, хотя конструкция предусматривает возможность применения для сжимаемых сред. Клапаны открываются пропорционально росту давления в системе, с подъемом затвора клапан сбрасывает рабочую среду равномерно.
• Устройства двухпозиционного действия моментально открываются на полный ход, когда достигается предельное давление клапана. Применяются для сжимаемых сред (пар, воздух, газы).

В зависимости от высоты подъема замыкающего органа:

• Малоподъемные клапаны, высота подъема в которых составляет около 0,05 диаметра седла, характеризуются минимальной пропускной способностью, поэтому не подходят для мощных промышленных систем. Устройства обычно имеют пропорциональный механизм действия и отличаются простотой конструкции.
• В полноподъемных клапанах, которые, как правило, функционируют на основании двухпозиционного механизма, высота подъема устройства равняется или превышает диаметр седла. Клапаны имеют высокую пропускную способность и характеризуются более сложной конструкцией, нежели малоподъемные устройства, поэтому их стоимость выше

По типу оказываемой нагрузки на золотник клапаны сбросные подразделяют на:

• Рычажно-грузовые или грузовые клапаны – устройства, в которых давлению противодействует усилие, создаваемое рычажно-грузовым механизмом. В зависимости от массы груза и длины рычага определяется давление срабатывания и диапазон давлений.
• В пружинных клапанах внутрисистемному давлению противодействует предохранительный пружинный механизм. Сила сжатия стальной пружины определяет давление, при котором срабатывает пружинный механизм. Диапазоны настройки пружинного клапана зависят от упругости пружины. Невысокая цена, простота и надежность конструкции делают пружинные клапаны оптимальным вариантом для различных инженерных систем и маломощных промышленных установок.

Регулировка предохранительных клапанов

Регулировка предохранительного клапана осуществляется после окончания процесса монтажа. При помощи стальной пружины клапан настраивают таким образом, чтобы усилие золотника прижимало устройство к седлу запорного органа и предотвращало несвоевременный сброс рабочей среды. Настройка предохранительного клапана пружинного осуществляется при помощи специального винта. Конструкция предохранительного клапана устроена таким образом, что затяжка пружины сверх установленной величины, полностью исключена.

Преимущества применения предохранительных клапанов

Сбросные клапаны активно используются для предохранения от возникновения неполадок в системах, работающих под высоким давлением.
Преимущества использования клапанов, обеспечивающих нормализацию давления в системе, очевидны:

• Невысокая цена устройства при длительном сроке эксплуатации.
• Простота конструкции и легкость в эксплуатации.
• Несложность монтажа и выбора рабочих настроек.
• Разнообразие типов и габаритных размеров позволяет подобрать наиболее подходящий сбросной клапан в зависимости от технических характеристик системы.
• Возможность использования устройств в агрессивной среде.
• В зависимости от типа устройства бывают клапаны, которые устанавливаются как в горизонтальном, так и в вертикальном положении.

Предохранительный клапан – относительно недорогой и надежный элемент, который является обязательной частью любой системы, работающей под высоким давлением. Правильный выбор предохранительного устройства, профессиональный монтаж, своевременное обслуживание и устранение неполадок обеспечит бесперебойное функционирование системы на протяжении длительного времени.

Для чего нужен предохранительный клапан?

Предохранительный клапан — это вид трубопроводной арматуры, осуществляющий автоматический выпуск избыточной среды при повышении давления в системе. Принцип его действия прост — в момент нарастания напора пружинный механизм сжимается и отодвигает затвор. Когда показатели опускаются до номинальных значений, конструкция возвращается в исходное положение и сброс веществ прекращается.

Фотография предохранительного клапана

Применение

Установка фитинга защищает трубопровод от разгерметизации, перегрева, механических повреждений и разрыва соединительных частей. Устройство удаляет излишки среды путем сбрасывания их в атмосферу или дренажную систему.

Критическое давление возникает при сбоях в работе трубопроводной линии любого назначения. Элемент своевременно срабатывает на изменение движения потока, применяется в магистралях промышленного и бытового типа.

Как устроен предохранительный клапан?

Предохранительный клапан состоит:

• Металлический корпус из латуни или бронзы.
• Предохранительный механизм со стальной пружиной и защитной предохранительной рукояткой.
• Запирающий элемент: золотник или тарелка.
• Сильфон для герметичного соединения частей конструкции.
• Настроечный винт.

Клапаны производят в двух вариантах: с ручной регулировкой давления и с заводскими настройками. Порог срабатывания моделей первого типа задается самостоятельно, во втором случае производитель устанавливает защитную крышку, препятствующую перенастройке изделия.

Для несжимаемых сред используют изделия пропорционального действия. Подъем затвора в них происходит равномерно. Для сжимаемых веществ производят защитную арматуру двухпозиционного действия, которая резким подъемом запирает рабочую среду. В зависимости от необходимой высоты подъема золотника изделие выполняют малоподъемным, среднеподъемным и полноподъемным.

Два первых типа используют в трубопроводах с небольшой пропускной способностью, а полноподъемные элементы в магистралях, требующих высокой производительности.

Какие бывают предохранительные клапаны?

По типу нагрузки на золотник клапаны бывают:

• Пружинные. Давлению среды противодействует пружина.
• Рычажно-грузовые. Сработка устройства происходит за счет перемещения груза, закрепленного на рычаге. Применяются только при фланцевом соединении.
• Магнито-пружинные. При нарастании давления электромагнит по сигналу от датчиков прижимает золотник к седлу. Конструкция представляет собой арматуру непрямого действия.

При длительном нахождении элемента в нерабочем состоянии, фитинг засоряется, что приводит к разгерметизации системы и постоянным утечкам. В таком случае изделие необходимо регулярно прочищать.