Принцип работы запорного клапана

Принцип действия запорного клапана (запорного вентиля)

Клапан запорный представляет собой регулирующую арматуру в виде затвора со шпинделем, ввинчиваемым в резьбу неподвижной ходовой гайки, расположенной в крышке или бугеле.

Принцип действия запорного клапана основан на поступательном движении золотника, перемещение которого передается от шпинделя, путем его вращательного движения в ходовой гайке. Запорный клапан используется для полного перекрытия проходного сечения, а следовательно потока рабочей среды.

Принцип действия показан на рисунке ниже: Перекрытие потока рабочей среды: золотник (3) является в данном случае запирающим элементом, расположенный на шпинделе (1) опускается на седло, находящееся внутри корпуса, передавая крутящий момент от ручного штурвала (или электромеханического привода), и перекрывает поток. Герметичность шпинделя обеспечено сальниковым уплотнением. При помощи бугельного узла (2) шпиндель находится вне зоны рабочей среды. Если уплотнение сильфонное, то такое расположение вне рабочей среды не обязательно. В положении «закрыто» золотник находится в крайнем нижнем положении и перекрывает седло. Ход золотника может передаваться и от гладкого штока, которому передается поступательное усилие от привода.

В поставках ЛДМ существуют три типа запорных клапанов: серия UV116, UV216, UV226, UV236. Эти серии отличаются типом сальника: экспандированный графит, сильфон с предохранительным сальником, сильфон с предохранительным сальником. Также они отличаются условным давлением (PN16, PN25, PN40) в зависимости от материала корпуса. Запорные вентили могут поставляться с корпусами из серого чугуна EN-JL 1040, чугуна с шаровидным графитом (высокопрочного чугуна) EN-JS 1025, литой углеродистой стали 1.0619, литой коррозионностойкой стали 1.4581 (нержавеющей стали).

Сальниковое уплотнение из графита в этом случае обеспечивает герметичность в месте прохождения шпинделя через крышку, в подвижной части шпинделя предусмотрена камера, которая заполняется сальниковой набивкой из экспандированного графита, которая и служит уплотнительным материалом. Плотно прилегая к крышке и штоку, набивка создает герметичность.

Сальниковое графитовое уплотнение имеет ряд преимуществ, благодаря которым его применение в ряде случаев становится предпочтительным. Благодаря простой конструкции запорного клапана с уплотенением с графитом можно существенно снизить стоимость арматуры, однако для клапанов от Ду50 и давлением PN25 и выше возрастает негативное влияния рабочей среды на это уплотнение.

Сильфонное уплотнение представляет собой гофрированную трубку, которая мспользуется в качестве уплотнения подвижных элементов запорного клапана. Это уплотнение позволяет обеспечить высокую герметичность в месте соединения штока с корпусом клапана. Длина сильфона меняется благодаря изменению и деформации гофрированной части сильфонного уплотнения. Данный вид уплотнения намного долговечнее сальникового и применяется на ответственных участках трубопровода, где протечка рабочей среды крайне нежелательна.

Запорный клапан — конструктивные особенности, принцип работы, сфера применения

Конструкция запорных клапанов:

Запорный клапан, вентиль — тип запорной трубопроводной арматуры, предназначенный для перекрытия или регулирования потока с высокими показателями температуры и давления, при относительно небольших диаметрах трубопровода.
Запорный орган, которым в вентиле чаще всего является золотник, в крайнем закрытом положении плотно садится в седло и обеспечивает высокую герметичность.
Перекрытие потока происходит за счет поступательного движения золотника параллельно оси потока рабочей среды. Шпиндель передаёт крутящий момент от ручного маховика или электропривода через неподвижную ходовую гайку золотнику, преобразовывая его в поступательное движение золотника.

Применение ходовой резьбы, обладающей свойствами самоторможения, позволяет оставлять запорный орган в любом промежуточном положении без его самопроизвольного изменения под действием давления.

Клапаны широко распространены как запорная арматура, что объясняется возможностью обеспечения хорошей герметизации в запорном органе при сравнительной простоте конструкции. Клапаны применяются для жидких и газообразных сред с широким диапазоном рабочих параметров, таких как давление — до 250 МПа, температура — до +600°С.

Направление потока:

По конструкции корпуса запорные вентили делятся на проходные, угловые и прямоточные.

Проходные клапаны устроены таким образом, что поток рабочей среды на входе и на выходе имеет одинаковое направление, но внутри самого клапана делает 2 поворота на 90°. Такие клапаны могут применяться для перекрытия рабочих сред с высокими показателями температуры и давления, выдерживают значительные перегрузки и сохраняют герметичность. Однако подобная конструкция приводит к высокому гидравлическому сопротивлению и появлению застойных зон в корпусе.

Угловые клапаны поворачивают поток рабочей среды на 90° и применяются на поворотных участках трубопровода. По сравнению с проходными клапанами, угловые имеют меньшее гидравлическое сопротивление.

Прямоточные клапаны в чем-то схожи с проходными клапанами. В них направление потока сохраняется, но ось шпинделя расположена не перпендикулярно, а наклонно к оси прохода. Конструкция прямоточного клапана позволяет существенно спрямить поток и уменьшить гидравлическое сопротивление, однако при этом увеличивается ход запорного органа, строительная длина и вес клапана.

Конструкции уплотнения:

По способу герметизации бугельного узла (подвижного соединения шпиндель-гайка) клапаны делятся на сальниковые, сильфонные и мембранные.

В вентилях с сальниковым уплотнением герметичность соединения крышки с подвижной частью обеспечивается сальниковой набивкой. Современная сальниковая набивка представляет собой, как правило, шнур или кольца из асбеста с графитовой пропиткой. Также используются безасбестовые уплотнительные материалы из фторопласта или на основе графита. При помощи специальных устройств набивка поджимается вдоль оси шпинделя (штока), упираясь в стенки сальниковой камеры и уплотняется. Таким образом создаётся герметичность и рабочая среда не проникает за пределы корпуса. В арматуре малых диаметров поджатие набивки производится накидной гайкой, больших — специальной деталью-сальником при помощи двух откидных или анкерных болтов с гайками. Сальники максимально упрощают конструкцию и уменьшают стоимость запорных клапанов, однако для номинального давления от 2,5 МПа и номинального диаметра более 50 (эти границы весьма ориентировочные) ходовой узел выносится из зоны рабочей среды и располагается выше сальникового уплотнения, а ходовую гайку размещают в бугельном узле, расположенным над крышкой клапана, то есть конструкция существенно усложняется для ликвидации влияния рабочей среды на соединение шпиндель-гайку и повышения его долговечности и надёжности.

Сильфонное уплотнение — это упругая однослойная или многослойная гофрированная оболочка, сохраняющая прочность и плотность при многоцикловых деформациях сжатия, растяжения и изгиба. Металлический сильфон при помощи сварки или пайки соединяется с верхними или нижними кольцами (или деталями другой формы), образуя так называемую сильфонную сборку. Сильфонная сборка своей верхней частью неподвижно и герметично соединяется с корпусными деталями арматуры, а нижней — со штоком или золотником клапана, перекрывая таким образом возможность выхода рабочей среды во внешнюю. Поступательное перемещение штока для управления золотником происходит внутри сильфона, который может изменять свою длину за счёт деформации гофров. Сильфонные клапаны используются для работы в таких средах, утечка которых в окружающую среду недопустима. Преимущество таких клапанов перед сальниковыми — исключение утечки рабочей среды в атмосферу в пределах срока службы сильфонного узла. Но это преимущество достигается путём существенного усложнения конструкции и соответственно более высокой стоимости клапана.

Клапаны с мембранным уплотнением принципиально отличаются от клапанов другой конструкции. Внешнее уплотнение обеспечивается при помощи мембраны, выполняющейся в виде упругого диска из эластичных материалов (резина, фторопласт). Профиль мембраны позволяет в центральной её части осуществлять возвратно-поступательное движение, достаточное для закрывания или открывания запорного или регулирующего органа арматуры. Мембрана устанавливается и зажимается по наружному диаметру между корпусом и крышкой, это обеспечивает герметичность соединения корпусных деталей и одновременно полностью отсекает внутреннюю полость арматуры от внешней среды. Особенность мембранных вентилей состоит в том, что диафрагма одновременно может выполнять функцию затвора, перекрывая под действием шпинделя проход рабочей среды через корпус. Такая конструкция позволяет без применения нержавеющих сталей иметь чугунные клапаны, пригодные для различных агрессивных сред. Для этого внутренние поверхности корпуса покрываются различными антикоррозийными материалами (фторопласт, резина, полиэтилен, эмали). Недостатками таких клапанов являются небольшой срок службы мембраны и ограниченные небольшими давлениями и температурами пределы их применения.

Основные преимущества запорных клапанов:

• надежная конструкция, выдерживающая высокие показатели температур и давлений;
• относительно простое техническое обслуживание и ремонт;
• малый ход запорного органа для полного открытия, малая строительная высота и вес;
• отсутствие трения запорного органа о седло, что существенно уменьшает изноc.

Недостатки:

• высокое гидравлическое сопротивление;
• ограничение пределов применения по диаметру;
• наличие застойных зон, в которых может скапливаться шлам.

Сфера применения запорных клапанов:

Клапаны и вентили применяются для жидких и газообразных сред с широким диапазоном рабочих параметров: давления — от вакуума 5·10−3 мм рт. ст. до 250 МПа, температуры — от -200 до +600 °C. Клапаны обычно используются на трубопроводах относительно небольших диаметров, так как в случае больших размеров приходится иметь дело с существенным возрастанием усилий для управления клапаном и усложнять конструкцию для обеспечения правильной посадки затвора на седло корпуса.

Вентиль запорный фланцевый: принцип работы стальной задвижки

Вентиль запорный фланцевый предназначен для того, чтобы перекрывать поток жидкости в системе трубопровода. Также, благодаря дополнительным техническим характеристикам, с помощью данной конструкции регулируются объемы воды и скорость, с которой жидкость перемещается по трубам. Надежная и удобная конструкция запорного вентиля сделала его популярным на рынке.

Популярные модели фланцевого вентиля

На сегодняшний день существует несколько разновидностей запорного вентиля. Все зависит от того, какой метод используется для того, чтобы перекрывать рабочую среду. К перечню популярных моделей относятся следующие механизмы:

У винтовых деталей подвижный клапан крепится с помощью резьбового соединения. Его необходимо прижимать к седлу, которое расположено в главном цилиндре вентиля. Сальниковая набивка представлена уплотняющей шайбой, обеспечивающей герметичность устройства.

К специфическим недостаткам механизма можно отнести то, что он пропускает воду только в одном направлении, а его резиновые или паронитовые трубки периодически изнашиваются, и их нужно менять. При попадании в цилиндр песка или окалины прокладки могут быть полностью или частично разрушены.

Конструкция шиберных вентилей очень схожа с задвижкой, поскольку их резьбовой шток способствует тому, что происходит спуск конического клапана между двух зеркал. Вместо сальниковой набивки можно устанавливать уплотнители из резины или полимерной глины, которые отличаются сроком эксплуатации на протяжении длительного периода времени.

Для изготовления шаровых фланцевых арматур используется латунь или нержавейка, а конструкция представляет собой шар со сквозными отверстиями. Поворот рукоятки обеспечивает вращение шара, находящегося в цилиндре вентиля, а его фиксация осуществляется с помощью пары кольцевых седел, выполненных из тефлона или фторопласта. Для герметизации рекомендуется использовать такой же материал.

Поток жидкости в пробковых фланцевых задвижках перекрывается с помощью конической пробки, оснащенной сквозным отверстием. К типичным проблемам таких устройств относится то, что набивку сальника нужно периодически менять.

Если у вентиля большой размер, то для того, чтобы повернуть пробку, следует приложить немалые усилия.

Особенности и разновидности устройства

Перед тем, как приобрести фланцевую арматуру, необходимо ознакомиться с особенностями его конструкции, а также с информацией касательно того, из какого материала выполнена деталь. В промышленных целях зачастую используют механизмы, которые сделаны из чугуна или стали, а для бытовых нужд рекомендуется отдавать предпочтение бронзовым или латунным изделиям.

Стальные конструкции устанавливают в системах трубопроводов для отвода пара и жидкости. Кроме этого, рабочая среда может быть представлена такими элементами:

• сжиженный или природный газ;
• аммиак;
• углекислота;
• различные корродирующие вещества.

К существенному плюсу механизма из стали можно отнести небольшую массу, которой не могут похвастаться изделия из чугуна. Благодаря таким преимуществам требования к техническим параметрам системы трубопровода упрощаются в несколько раз, поскольку нет необходимости использовать в процессе монтажа дополнительные элементы и специальную арматуру. Для того чтобы изготовить стальной фланцевый клапан, следует использовать нержавеющую сталь, а для корпуса нужно выбирать материал таких марок, как А25 и А30.

Впрочем, существуют технологии, позволяющие использовать металлы, в состав которых не входят легирующие компоненты. Стальной фланцевый клапан достигает 100 мм в диаметре, поэтому его можно устанавливать даже в трубопроводах, где большой расход жидкости.

Существует два типа корпуса такой конструкции: угловой и проходной. Если участки магистрали являются прямолинейными, то специалисты рекомендуют отдавать предпочтение проходным вентилям, но их минус представлен высоким гидравлическим сопротивлением. Угловой трубопроводный вентиль используется в местах, где трубы соединяются перпендикулярно друг с другом.

Специалисты выделяют отдельную группу фланцевых стальных вентилей, которые являются проходными и паровыми. Их установка требуется на тех трубопроводах, где рабочая среда транспортируется при температуре более 400 градусов Цельсия. Достоинством паровых фланцевых конструкций является то, что в них отсутствуют зоны застоя, а из недостатков можно выделить большую массу и размеры.

Задвижку фланцевую из латуни устанавливают на трубопроводах, по которым транспортируется парообразная и жидкая рабочая среда. Для производства уплотнительных колец используется паронит, а набивка сальника выполнена из асбеста. Латунный инструмент отличается ручным приводом, где в качестве рукоятки представлен маховик.

Еще одной разновидностью фланцевых задвижек являются чугунные конструкции, для изготовления которых производители используют серый или ковкий чугун. Запорные узлы представлены сложной конструкцией, состоящей из трех основных элементов:

1. золотника;
2. маховика с резьбовым штоком;
3. сальника.

Уникальность фланцевой арматуры из чугуна заключается в том, что все детали, из которых состоит запорный узел, выполнены из стали. Исключением являются только уплотнительные запчасти золотника у чугунных механизмов, на который устанавливается прокладка из резины или фторопласта.

Конструкция детали

Клапан запорный фланцевый необходим для того, чтобы перекрывать или регулировать поток жидкости при высоких показателях давления и температуры в трубопроводах небольшого диаметра. В качестве запорного элемента здесь представлен золотник, обеспечивающий высокую герметичность при нахождении в седле в закрытом положении.

Поток жидкости перекрывается за счет того, что золотник выполняет поступательные движения параллельно оси движения рабочей среды. Ручным маховиком или электроприводом осуществляется передача крутящего момента с помощью шпинделя, после чего он проходит через неподвижную ходовую гайку и преобразуется в поступательные движения золотника.

Ходовая резьба в процессе эксплуатации отличается свойствами самостоятельного торможения, а под воздействием высокого давления запорный орган может оставаться в любом промежуточном положении без самопроизвольных изменений. Клапаны фланцевых вентилей выступают в качестве запорной арматуры, которая обеспечивает высокую герметизацию в запорном элементе простой конструкции. Клапаны необходимы для того, чтобы перекрывать газообразную или жидкую среду, температура которой достигает 700 градусов выше нуля, а давление — до 300 МПа.

Принцип работы

Конструкция фланцевого вентиля может быть прямоточной, проходной или угловой. В прямоточных клапанах направление жидкости сохраняется, но шпиндель располагается наклонно к оси прохода, а не перпендикулярно. Конструкция прямоточных вентилей предназначена для уменьшения гидравлического сопротивления, а также для спрямления потока рабочей среды.

У проходных клапанов жидкость на входе и выходе направлена одинаково, но внутри главного цилиндра осуществляет два поворота на 90 градусов. С помощью таких клапанов перекрывается движение жидкостей, у которых высокие температурные показатели и давление. Чрезмерные нагрузки для проходных фланцевых вентилей не представляют никакой опасности, поскольку клапаны способствуют сохранению герметичности. Но внутри подобных конструкций нередко происходит высокое гидравлическое сопротивление, что приводит к тому, что в цилиндре появляются застойные зоны.

С помощью угловых клапанов осуществляется поворот потока жидкости на 90 градусов, а устанавливают их на тех участках, где трубопровод поворачивает. Если сравнивать такой клапан с проходными деталями, то они отличаются меньшим гидравлическим сопротивлением.

Рекомендации по выбору вентиля

В силу того, что фланцевые вентили широко распространены, к их подбору следует подходить крайне внимательно и скрупулезно. Если устройство будет выбрано неверно, есть вероятность того, что оно в скором времени выйдет из строя. При покупке инструмента следует учитывать несколько ключевых параметров:

• материал, из которого выполнен корпус;
• тип корпуса;
• разновидность приводного механизма.

Вентили, корпус которых выполнен из стали, отличаются износоустойчивость и прочностью, но устанавливать их рекомендуется на трубопроводах, по которым транспортируется пар, газ, нефтепродукты или вода. Преимущество легированной стали заключается в том, что она способна выдерживать низкие температуры окружающей среды, достигающие 60 градусов ниже нуля.

У клапанов из нержавейки высокая устойчивость к образованию коррозии, а также стойкость к агрессивным химическим элементам. Фланцевые вентили из нержавейки широко используются в сфере пищевой промышленности, поскольку здесь необходимо соблюдать высокую чистоту среды, которая транспортируется по трубопроводу. У чугунных деталей низкая устойчивость к воздействию окружающих факторов, а также они отличаются хрупкостью и солидной удельной массой. На системах водоснабжения рекомендуется устанавливать именно такие механизмы.

При покупке запорного клапана нужно учитывать конструкцию его корпуса, которая может быть цельносварной или разборной. От конструкции будут зависеть размеры детали и возможность осуществлять тот или иной тип ремонтных работ. У цельносварных запчастей цельный корпус, не предусматривающий возможности проводить ревизионные мероприятия, поэтому устанавливать такой вентиль следует на тех участках, где регулировка потока среды происходит крайне редко. Такая мера предосторожности необходима для того, чтобы продлить срок эксплуатации устройства.

Конструкция разборных вентилей состоит из отдельных запчастей, которые при необходимости можно заменить, если любая из них станет непригодной. Именно благодаря тому, что клапан разбирается, с его помощью можно проводить любой вид ремонтных работ, но такой инструмент отличается высокой стоимостью.

В зависимости от того, какими будут особенности технологического процесса, можно подобрать фланцевый вентиль с подходящим механизмом управления. Самым простым приводным механизмом фланцевой арматуры является ручка, с помощью которой кран переводят в открытый или закрытый режим. При выборе клапана для регулировки потока густых веществ следует учитывать то, что ручка должна быть крепкой и выполненной из прочных материалов.

Еще одним распространенным типом приводного механизма является редуктор, который нужно устанавливать на трубах, если их сечение составляет более 300 мм. Шток приводят в движение с помощью маховика, который начинает вращаться при переключении тумблера. Автоматические приборы представлены пневмоприводными и электрическими системами регулировки, с помощью которых можно управлять вентилем даже на расстоянии. Такие устройства способствуют максимально эффективному регулированию всех технических процессов.

Для исправный работы запорного фланцевого вентиля рекомендуется приобретать запчасти только у официальных и надежных поставщиков. В противном случае есть риск купить подделку, которая придет в негодность через короткий промежуток времени.

Клапан предохранительный. Принцип действия, назначение, классификация и конструкции.

Предохранительный клапан — трубопроводная арматура, предназначенная для защиты от механического разрушения оборудования и трубопроводов избыточным давлением, путём автоматического выпуска избытка жидкой, паро- и газообразной среды из систем и.

Предохранительный клапан

Предохранительный клапан в дежурстве.

Предохранительный клапан — трубопроводная арматура, предназначенная для защиты от механического разрушения оборудования и трубопроводов избыточным давлением, путём автоматического выпуска избытка жидкой, паро- и газообразной среды из систем и сосудов с давлением сверх установленного. Клапан также должен обеспечивать прекращение сброса среды при восстановлении рабочего давления. Предохранительный клапан является арматурой прямого действия, работающей непосредственно от рабочей среды, наряду с большинством конструкций защитной арматуры и регуляторами давления прямого действия.

Опасное избыточное давление может возникнуть в системе как в результате сторонних факторов (неправильная работа оборудования, передача тепла от сторонних источников, неправильно собранная тепломеханическая схема и т. д.), так и в результате внутренних физических процессов, обусловленных неким исходным событием, не предусмотренным нормальной эксплуатацией. ПК устанавливаются везде, где может это произойти, то есть практически на любом оборудовании, но в особенности они важны в сфере эксплуатации промышленных и бытовых сосудов, работающих под давлением.

Существуют и другие виды предохранительной арматуры, но клапаны используются наиболее широко вследствие простоты своей конструкции, лёгкости настройки, разнообразия видов, размеров и конструктивных исполнений

Содержание

• 1 Принцип действия
• 2 Классификация предохранительных клапанов
• 3 Различия в конструкциях
  • 3.1 Пружинные клапаны
  • 3.2 Рычажно-грузовые клапаны
  • 3.3 Магнито-пружинные клапаны
• 4 Технические требования к предохранительным клапанам
• 5 Правила и стандарты
• 6 Примечания

Принцип действия

На поясняющем рисунке — чертёж типичного пружинного клапана прямого действия. На его примере рассмотрим типичную конструкцию. Обязательными компонентами конструкции предохранительного клапана прямого действия являются запорный орган и задатчик, обеспечивающий силовое воздействие на чувствительный элемент, связанный с запорным органом клапана. Запорный орган состоит из затвора и седла. Если рассматривать поясняющий рисунок, то в этом простейшем случае затвором является золотник, а задатчиком выступает пружина. С помощью задатчика клапан настраивается таким образом, чтобы усилие на золотнике обеспечивало его прижатие к седлу запорного органа и препятствовало пропуску рабочей среды, в данном случае настройку производят специальным винтом.

Когда предохранительный клапан закрыт, на его чувствительный элемент воздействует сила от рабочего давления в защищаемой системе, стремящаяся открыть клапан и сила от задатчика, препятствующая открытию. С возникновением в системе возмущений, вызывающих повышение давления свыше рабочего, уменьшается величина силы прижатия золотника к седлу. В тот момент, когда эта сила станет равной нулю, наступает равновесие активных сил от воздействия давления в системе и задатчика на чувствительный элемент клапана. Запорный орган начинает открываться, если давление в системе не перестанет возрастать, происходит сброс рабочей среды через клапан.

С понижением давления в защищаемой системе, вызываемом сбросом среды, исчезают возмущающие воздействия. Запорный орган клапана под действием усилия от задатчика закрывается.

Давление закрытия в ряде случаев оказывается на 10-15 % ниже рабочего давления, это связано с тем, что для создания герметичности запорного органа после срабатывания требуется усилие, значительно большее, чем, то, которого было достаточно для поддержания герметичности клапана перед открытием. Это объясняется необходимостью преодолеть при посадке силу сцепления молекул среды, проходящей через щель между уплотнительными поверхностями золотника и седла, вытеснить эту среду. Также понижению давления способствует запаздывание закрытия запорного органа, связанное с воздействием на него динамических усилий от проходящего потока среды, и наличие сил трения, требующих дополнительного усилия для его полного закрытия

Классификация предохранительных клапанов

По принципу действия

• клапаны прямого действия — обычно именно эти устройства имеют в виду, когда используют словосочетание предохранительный клапан, они открываются непосредственно под действием давления рабочей среды;
• клапаны непрямого действия — клапаны с управлением путём использования постороннего источника давления или электроэнергии, общепринятое название таких устройств импульсные предохранительные устройства;

По характеру подъёма замыкающего органа

• клапаны пропорционального действия (используются на несжимаемых средах)
• клапаны двухпозиционного действия

По высоте подъёма замыкающего органа

• малоподъёмные
• среднеподъёмные
• полноподъёмные

По виду нагрузки на золотник

• грузовые или рычажно-грузовые
• пружинные
• рычажно-пружинные
• магнито-пружинные

Различия в конструкциях

Предохранительные клапаны как правило имеют угловой корпус, но могут иметь и проходной, независимо от этого клапаны устанавливаются вертикально так, чтобы при закрывании шток опускался вниз.

Большинство предохранительных клапанов изготавливаются с одним седлом в корпусе, но встречаются конструкции и с двумя сёдлами, установленными параллельно

Малоподъемными называются предохранительные клапаны, у которых высота подъема запирающего элемента (золотника, тарелки) не превышает 1/20 диаметра седла, полноподъемными — клапаны, у которых высота подъема составляет 1/4 диаметра седла и более. Существуют также клапаны с высотой подъема тарелки от 1/20 до 1/4, их обычно называют среднеподъемными. В малоподъемных и среднеподъемных клапанах подъем золотника над седлом зависит от давления среды, поэтому условно их называют клапанами пропорционального действия, хотя подъем не пропорционален давлению рабочей среды. Такие клапаны используются, как правило, для жидкостей, когда не требуется большая пропускная способность. В полноподъемных клапанах открытие происходит сразу на полный ход тарелки, поэтому их называют клапанами двухпозиционного действия. Такие клапаны высокопроизводительны и применяются как на жидких, так и на газообразных средах.

Наибольшие различия в конструкциях предохранительных клапанов заключаются в видах нагрузки на золотник.

Пружинные клапаны

Хорошо видны рычаг и пружина.

В них давлению среды на золотник противодействует сила сжатия пружины. Один и тот же пружинный клапан может быть использован для различных пределов настройки давления срабатывания путём комплектации различными пружинами. Многие клапаны изготавливаются со специальным механизмом (рычагом, грибком и др.) ручного подрыва для контрольной продувки клапана. Это делается с целью проверки работоспособности клапана, так как во время эксплуатации могут возникнуть различные проблемы, например прикипание, примерзание, прилипание золотника к седлу. Однако в некоторых производствах в условиях агрессивных и токсичных сред, высоких температур и давлений, контрольная продувка может быть очень опасной, поэтому для таких клапанов возможность ручной продувки не предусматривается и даже запрещается.

Чаще всего пружины подвергаются воздействию рабочей среды, которая сбрасывается из трубопровода или ёмкости при срабатывании, для защиты от слабоагрессивных сред применяют специальные покрытия пружин. Уплотнение по штоку в таких клапанах отсутствует. В случаях же работы с агрессивными средами в химических и некоторых других установках пружину изолируют от рабочей среды при помощи уплотнения по штоку сальниковым устройством, сильфоном или эластичной мембраной. Сильфонное уплотнение применяется также в тех случаях, когда утечка среды в атмосферу не допускается, например на АЭС.

Рычажно-грузовые клапаны

Конструкция рычажного-грузового клапана.

В таких клапанах усилию на золотник от давления рабочей среды противодействует сила от груза, передаваемая через рычаг на шток клапана. Настройка таких клапанов на давление открытия производится фиксацией груза определённой массы на плече рычага. Рычаги также используют для ручной продувки клапана. Такие устройства запрещено использовать на передвижных сосудах.

Для герметизации сёдел больших диаметров требуются значительные массы грузов на длинных рычагах, что может вызвать сильную вибрацию устройства, в этих случаях применяются корпуса, внутри которых сечение сброса среды образовано двумя параллельно расположенными сёдлами, которые перекрываются двумя золотниками при помощи двух рычагов с грузами. Таким образом, в одном корпусе монтируются два параллельно работающих затвора, что позволяет уменьшить массы груза и длины рычагов, обеспечивая нормальную работу клапана.

Магнито-пружинные клапаны

В этих устройствах используется электромагнитный привод, то есть они не являются арматурой прямого действия. Электромагниты в них могут обеспечивать дополнительное прижатие золотника к седлу, в этом случае при достижении давления срабатывания по сигналу от датчиков электромагнит отключается и давлению противодействует лишь пружина, клапан начинает работать как обычный пружинный. Также электромагнит может создавать усилие открытия, то есть противодействовать пружине и принудительно открывать клапан. Существуют клапаны, в которых электромагнитный привод осуществляет и дополнительное прижатие, и усилие открытия, в этом случае пружина служит для подстраховки на случай прекращения электропитания, при обесточении такие устройства начинают работать как пружинные клапаны прямого действия.

Магнито-пружинные клапаны применяются чаще всего в сложных импульсных предохранительных устройствах в качестве управляющих или импульсных клапанов.

Технические требования к предохранительным клапанам

Главным и наиболее ответственным требованием, предъявляемым к предохранительным клапанам, является высокая надёжность, включающая в себя:

• безотказное и своевременное открытие клапана при заданном превышении рабочего давления в системе;
• обеспечение клапаном в открытом положении требуемой пропускной способности;
• осуществление своевременной обратной посадки (закрытия) с требуемой степенью герметичности при заданной величине падения давления в системе после аварийного срабатывания и сохранения установленной степени герметичности при последующем возрастании давления до величины рабочего;
• обеспечение стабильности работы, то есть сохранение в течение всего срока эксплуатации и заданного числа циклов срабатывания параметров настройки и требуемой степени герметичности запорного органа при рабочем давлении.

Предохранительные клапаны подлежат периодической проверке в специализированной организации или испытанию в действии. Все клапаны должны быть испытаны на прочность, плотность, а также герметичность сальниковых соединений и уплотнительных поверхностей

Правила и стандарты

В связи с широчайшим распространением предохранительных клапанов стандарты и правила, применяемые к ним, находятся во всех документах, которые регулируют использование всего оборудования, защищаемого ими. Например «Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением (ПБ 03-576-03)» в России или «Boiler & Pressure Vessel Code» в США. Также существуют отраслевые документы, посвящённые исключительно предохранительным клапанам в применении к какому-либо оборудованию, например «Клапаны предохранительные паровых и водогрейных котлов. Технические требования (ГОСТ 24570-81)»

В связи с особой ответственностью предохранительных клапанов в обеспечении безопасности систем, которые ими обслуживаются, надзор за их использованием и утверждение правил и стандартов производят организации, специально уполномоченные государством, например в России это Ростехнадзор.