Где находится перепускной клапан

Перепускной клапан (переливной клапан) — это устройство, предназначенное для поддержания давления среды на требуемом уровне путём перепуска её через ответвление трубопровода [1] .

Среда может быть жидкая или газообразная [2] .

Перепускной клапан поддерживает давление в системе путём непрерывного отвода жидкости (газа), чем он отличается от предохранительного клапана, который ограничивает повышение давления в системе сверх заданного путём однократного или периодического отвода жидкости (газа) из системы.

Внешне перепускной и предохранительный клапаны могут не отличаться друг от друга.

Также, как и редукционный клапан, перепускной клапан поддерживает постоянство давления в системе. Однако перепускной клапан поддерживает постоянным давление на входе в клапан («до себя»), а редукционный клапан поддерживает постоянство давления на выходе («после себя»).

Содержание

Перепускной клапан и турбонаддув двигателя внутреннего сгорания [ править | править код ]

Перепускной клапан (blow-off) используется для сброса избыточного давления, создаваемого во впускном коллекторе в атмосферу. Также, существует вариант сброса избыточного давления в начало тракта впуска (bypass).

Избыточное давление образуется вследствие работы турбонаддува ДВС.

Перепускной клапан в системе подачи топлива [ править | править код ]

Перепускной клапан в системе подачи топлива устанавливается рядом с топливным насосом [3] , а иногда и объединяется с ним. Он предназначается для слива избыточного топлива, подаваемого топливным насосом, обратно в топливные баки. [4] Таким образом, перепускной клапан обеспечивает одинаковое давление в топливоподкачивающей системе, независимо от режима работы двигателя. [5] Соленоидный клапан работает вместе с перепускным, перекрывая его, таким образом, герметизируя цепь высокого давления. [6]

Перепускной клапан в системе охлаждения двигателя внутреннего сгорания [ править | править код ]

Перепускной клапан предназначен для возвращения жидкости из расширительного бака в радиатор охлаждения. Это необходимо, потому что при охлаждении антифриз уменьшается в объёме и в системе образуется разрежение. [7]

Поддержка постоянного давления топлива в ТНВД дизельных двигателей — обязательное условие работы данного агрегата и всей системы питания. Постоянство давления достигается применением перепускных (редукционных) клапанов — все об этих деталях, их типах и конструкции, работе и замене читайте в статье.

Что такое перепускной клапан ТНВД

Перепускной клапан ТНВД (редукционный клапан) — узел топливного насоса высокого давления систем питания дизельных двигателей, регулируемый клапан (гидравлический дроссель) для слива излишков топлива и поддержания необходимого давления топлива в насосе.

Перепускной клапан выполняет несколько функций:

• Слив избыточного топлива из насоса;
• Удаление воздуха, попавшего в топливную систему;
• Поддержка постоянного давления топлива внутри насоса (в каналах насосных секций многосекционных ТНВД и в корпусе распределительных ТНВД).

Редукционный клапан представляет собой автоматический гидравлический дроссель — устройство, создающее сопротивление потоку жидкости и обладающее возможностью изменять интенсивность этого потока в зависимости от гидравлического давления. В определенном диапазоне давлений перепускной клапан закрыт или создает высокое сопротивление потоку жидкости, при превышении некоторого порогового давления клапан открывается и сбрасывает излишки топлива из насоса, предотвращая дальнейший рост давления.

Перепускной клапан входит в состав секции низкого давления ТНВД, он работает автоматически и лишь нуждается в регулировании для установления порога срабатывания.

Типы, конструкция и принцип работы перепускного клапана ТНВД

Прежде всего, следует отметить, что сегодня существует несколько типов клапанов, обеспечивающих перепуск топлива в ТНВД:

• Перепускной (редукционный) клапан в многосекционных насосах;
• Перепускной (редукционный) клапан регулирования давления внутри корпуса (на входе в насосную секцию топливоподкачивающего насоса) в ТНВД распределительного типа;
• Клапан дросселирования перепуска в насосах распределительного типа.

Каждый из клапанов имеет свои конструктивные особенности и занимает определенное место в топливном насосе высокого давления.

Перепускной клапан в многосекционных ТНВД. Данный клапан устанавливается в передней стенке корпуса насоса, он связан с каналами подачи топлива от топливоподкачивающего насоса на нагнетательные секции. Конструктивно клапан очень прост: его основу составляет корпус, внутри которого располагается подпружиненный запорный элемент в виде шарика или диска. Корпус может быть двух типов:

• Болт. Клапан выполнен в виде болта, внутри которого располагается запорный элемент, а на стенках выполнено два или более отверстий для отвода топлива в обратную магистраль. Болт вворачивается в корпус насоса, он удерживает соединительный ниппель, к которому присоединяется обратная магистраль;
• Штуцер. Клапан выполнен в виде штуцера, внутри которого располагается запорный элемент. Штуцер вворачивается в корпус насоса, а к наружной резьбе присоединяется обратная магистраль.

Работает перепускной клапан этого типа следующим образом. При низком давлении в подводящей магистрали клапан закрыт за счет усилия пружины — топливо подается к нагнетательным секциям. При изменении режима работы двигателя меняется и работа ТНВД и топливоподкачивающего насоса, в какой-то момент давление топлива в подводящей магистрали повышается, что может затруднять работу нагнетательных секций. При превышении порогового давления (которое лежит на уровне 58-80 кПа) преодолевается усилие пружины и клапан открывается — происходит сброс излишков топлива в бак через обратную магистраль. При падении давления клапан вновь закрывается.

Следует отметить, что в многосекционных насосах редукционный клапан отвечает, в основном, за отвод излишком топлива, а удаление воздуха из системы осуществляется клапаном-жиклером, установленным на фильтре тонкой очистки топлива.

Перепускной клапан распределительных ТНВД. Данный клапан выполняет те же функции, что и перепускной клапан многосекционных насосов. Он устанавливается сразу за топливоподкачивающим насосом и осуществляет сброс излишков топлива при повышении давления. Клапан может выполняться в виде болта или штуцера, также он может встраиваться непосредственно в корпус насоса.

Клапан дросселирования перепуска распределительных ТНВД. Данный узел объединяет в себе две детали — жиклер слива топлива и собственно перепускной клапан. В насосах распределительного типа присутствует сливной жиклер — отверстие малого диаметра, через которое постоянно осуществляется слив топлива в обратную магистраль. Жиклер обеспечивает циркуляцию топлива через насос, за счет чего происходит охлаждение деталей агрегата и удаление из него воздуха. В некоторых насосах жиклер как таковой отсутствует, он объединяется с клапаном дросселирования перепуска, который при низком давлении всегда пропускает некоторое количество топлива, а при росте давления открывается и сбрасывает излишки топлива в обратную магистраль.

Клапан дросселирования перепуска имеет конструкцию, аналогичную обычному перепускному клапану, однако в его корпусе выполнено дополнительное отверстие малого диаметра — жиклер, постоянно соединенный с обратной магистралью. Запорный элемент клапан находится выше жиклера и не закрывает его. При росте давления запорный элемент преодолевает упругость пружины, поднимается и открывает основное сливное отверстие — в этом случае излишки топлива поступают в обратную магистраль. При падении давления запорный элемент возвращается в первоначальное положение и слив топлива происходит только через жиклер.

Клапан дросселирования перепуска обычно выполняется в виде болта, который вворачивается в резьбу на корпусе ТНВД и соединяется с обратной магистралью с помощью ниппеля.

Правильный выбор и замена перепускного клапана ТНВД

Редукционные клапаны имеют крайне простое устройство, однако они постоянно подвергаются высоким нагрузкам и довольно часто выходят из строя. Неисправность клапана проявляется ухудшением работы двигателя — он теряет приемистость и на некоторых режимах заметны ухудшения его характеристик. В этих случаях необходимо демонтировать и проверить клапан, и, если он неисправен — произвести замену.

Для замены необходимо выбирать перепускной клапан того же типа и модели, что установлен на ТНВД производителем — только в этом случае есть гарантии, что клапан имеет необходимые характеристики и обеспечит нормальную работу насоса. Многие клапаны допускают регулировку давления, при котором происходит перепуск топлива — данную регулировку необходимо производить в строгом соответствии с инструкцией по ТО и ремонту автомобиля/трактора. Как правило, регулировка сводится к изменению числа шайб, подкладываемых под головку клапана, хотя здесь есть и исключения — все зависит от конкретного типа устройства.

При верном выборе, замене и регулировке редукционного клапана топливный насос будет эффективно работать на всех режимах, обеспечивая нормальные рабочие характеристики силового агрегата.

газов, возникают перепады давления. Для постоянного регулирования напора потока и сброса избыточного давления в системе устанавливается перепускной клапан. Он применяется как в централизованных сетях, так и в локальных магистралях частных домов.

Назначение и области применения

Перепускные клапана устанавливаются в жидкостных и газовых трубопроводах, в которых возможно регулярное повышение давления по разным причинам. Задачей этого устройства является поддержание рабочего давления в системе. При возрастании напора на участке магистрали перед установленным клапаном, он сбрасывает часть рабочей среды в обводной контур, снижая тем самым давление в основной системе.

Эти устройства находят применение в системах:

• холодного и горячего водоснабжения,
• теплоснабжения от любых источников,
• охлаждения,
• кондиционирования.

Отдельная область – автомобилестроение. Они устанавливаются в системах охлаждения и подачи топлива. Перепускными клапанами в автомобильных двигателях с турбонаддувом регулируется нагнетание воздуха турбокомпрессором.

Перепускной клапан турбины автомобильного двигателя

Конструкция и принцип работы любого перепускного клапана

Его корпус изготавливается из стали или латуни. Основным элементом внутреннего механизма является затвор (заслонка), закрывающий пропускное отверстие. Затвор удерживается в закрытом состоянии пружиной. В отдельных моделях его роль выполняют мембрана или диафрагма. Усилие пружины регулируется настроечным рычагом, выведенным на внешнюю поверхность корпуса.

Схема устройства клапана

Гидравлика работы основана на давлении потока рабочей среды в трубопроводе на затвор, находящийся внутри корпуса. Пока усилие меньше установленного регулировками рычага, сливное отверстие остается закрытым. Как только напор становится больше настроечного, давление на пружину приводит к ее сжатию. В результате отверстие для слива оказывается приоткрытым, и часть потока перепускается в обходной контур, уменьшая давление в основной гидросистеме.

Дальше происходит обратный процесс – снижение напора приводит к разжиманию пружины и закрытию затвора, и клапан снова готов к очередному сбросу. Выравнивание давления происходит постоянно, в автоматическом режиме. При работе системы в режиме «закрытой водяной задвижки» перепускной канал остается постоянно открытым, обеспечивая постоянную рециркуляцию потока носителя по обходному контуру.

Разрез перепускного устройства

Отличия от других видов защитных клапанов

Похожим устройством и принципом действия обладают и другие вентили, устанавливаемые для безопасной работы трубопроводов. Но они различаются по назначению и предъявляемым требованиям.

Тип клапана	Механизм действия	Принцип работы
Перепускной	Устанавливается в обходном контуре и перенаправляет в него часть потока	Постоянно работает по мере необходимости
Предохранительный	Снижает давление в системе, выбрасывая часть носителя наружу	При аварийном повышении давления
Редукционный	Изменяя свою пропускную способность, регулирует напор в части основного контура, расположенной после места его установки	Постоянная работа

Перепускной вентиль уменьшает нагрузку на насосы системы без изменения количества носителя в ней.

Технические характеристики

Основные величины, определяющие возможности работы перепускных устройств в системе:

• Диаметр прохода. Внутреннее сечение прохода носителя через вентиль. Может отличаться от диаметра основного контура системы.
• Пропускная способность. Характеризует объем рабочей среды, способных пройти через клапан в единицу времени при номинальном давлении в 1 атм. Измеряется в куб.м/час.
• Предельное давление. Максимальное значение избыточного напора, на которое рассчитана работа устройства. Превышение в системе этого параметра приводит к смещению штока вентиля и началу перепуска носителя. Определяется при температуре носителя в 20 °С.
• Диапазон настройки. Границы возможностей регулировки избыточного давления, при котором начинается открывание клапана. Единица измерения – бар.

Регулировочная шкала с настроечным движком

Разновидности перепускных клапанов

При схожести принципа действия и рабочих характеристик устройства имеют дополнительные различия.

Способ присоединения

На магистралях малого диаметра (до 150 мм) входные и выходные патрубки обычно выполняются под резьбовое соединение. Варианты – внешняя или внутренняя резьба патрубка. На трубопроводах большого сечения используется подключение методом сварки или с применением фланцевых соединений.

Фланцевые клапана большого диаметра

Направление потока

Вентиль, устанавливаемый в основном потоке, обычно имеет угловую форму для подключения отводящего контура. Клапана, включаемые в байпасную магистраль, могут быть и прямоточными.

Перепускной клапан прямого потока

Активный элемент

Обычно перекрытие выходного отверстия осуществляется затвором или заслонкой. Но в некоторых конструкциях запорным элементом является диафрагма, соединенная со штоком. Применение диафрагменных вариантов рекомендуется в магистралях с рабочей средой, содержащей помимо жидкости или газа твердые частицы.

Механизм действия

Различие в способе воздействия на запорный элемент обусловило появление двух типов вентилей.

• Прямого действия. Простое механическое устройство, в котором теплоноситель непосредственно воздействует на активный элемент клапана. Недорогие и сравнительно простые в обслуживании.
• С элементами непрямого воздействия. Фактически состоит из двух вентилей. Клапан малого диаметра работает как датчик давления и при срабатывании управляет штоком главного затвора, который и открывает слив в обводной канал. Характеризуются более точной настройкой порога срабатывания.

Критерии выбора устройства

Перепускные вентили необходимы в следующих типах трубопроводных магистралей:

• Бойлерные накопительные системы. Вода в них находится под давлением, а периодические включения/выключения приводят к резким перепадам объема и напора протекающей жидкости.
• Системы горячего водоснабжения постоянного действия, снабженные терморегулирующими устройствами. При изменении температуры меняется и объем среды в магистрали. Требуется постоянная регулировка и сглаживание перепадов давления.
• Многоконтурные системы отопления. При отключении любого из контуров возрастает давление в остальных частях. Перепускные устройства минимизируют изменение нагрузки на насосы системы.
• Твердотопливные отопительные устройства не способны резко снизить температуру носителя после отключения. Перевод потока в обход магистрали позволяет уменьшить время охлаждения.

При выборе подходящего предохранительного устройства перепускного типа нужно учитывать следующие параметры:

• Диаметр и способ подключения, позволяющие включить его в регулируемую магистраль.
• Пропускная способность должна соответствовать расчетному отводу носителя в случае максимальной нагрузки.
• Рабочая температура устройства и материал его изготовления.
• Необходимость регулировки точки срабатывания клапана. Ее диапазон должен лежать в пределах планируемых изменений давления.

Значение имеет и ориентировка на продукцию известного производителя.

Особенности монтажа

Конкретное место установки перепускного устройства зависит от схемы и типа трубопровода. Клапан может встраиваться в дополнительный отводной контур. Для отопительных систем замкнутого цикла сброс излишнего давления проводится в трубопровод обратного направления. Допускается также его применение в качестве предохранительного вентиля, с настройкой на аварийное давление и со выводом жидкости в канализацию.

В схеме одноконтурной отопительной магистрали перепускной клапан устанавливается в байпасный отвод после нагнетательного насоса.

Перепускной клапан локальной системы отопления. Схема установки.

Для большей сохранности и безопасности всего отопительного контура желательно помимо перепускного устройства установить и дополнительные:

• обратный клапан для предотвращения обратного направления потока,
• воздухоотводной вентиль для стравливания воздушных пробок,
• сливной кран для полного сброса носителя из системы,
• для систем малого диаметра коттеджного типа – сетчатые фильтры.

В многоконтурных системах перепускные клапана устанавливаются в каждом контуре.

Советы по настройке и обслуживанию

Ставить вентиль с регулировкой диапазона избыточного давления стоит тем, кто уже имеет опыт в расчете требуемого значения. Открытие сливного отверстия начинается при давлении, выбранном настройкой. Но полностью оно открывается обычно при давлении, превышающем начальное значение на 20%. Но расчет не может базироваться только на этом показателе, потому что такое понижение рабочего напора в системе носит нелинейный характер. Сброс части носителя уже приводит к уменьшению нагрузки на затвор клапана. Поэтому для точного расчета пропускной способности устройства ориентируются на диаграммы, приводимые в техпаспорте.

Следует учитывать, что погрешность настройки большинства регуляторов составляет 10%. Для первоначальной регулировки и последующего контроля рекомендуется устанавливать манометры до и после точки перепуска.

Сама настройка проводится либо сдвигом бегунка вдоль шкалы, либо вращением регулировочного винта. После установки и проверки требуемого значения, винт закрепляется зажимной гайкой.

Текущий уход за перепускным клапаном заключается в ежемесячном контроле начального давления срабатывания и скорости его открывания. Следить нужно и за состоянием фильтров.

При неправильной работе клапана следует его демонтировать, разобрать и промыть все детали. Возможно, неисправность вызвана простым засорением механизма.