Принцип работы перепускного клапана основан на противодействии усилия рабочей среды и задатчика (пружины) на затворе клапана. С одной стороны на затвор воздействует давление с большим потенциалом — оно стремится открыть клапан, а с другой стороны давление с меньшим потенциалом и усилие сжатой пружины — они стремятся закрыть клапан. Пока усилие созданное сжатой пружиной и давлением воды с меньшим потенциалом, превышают давление воды с большим потенциалом, клапан находится в закрытом положении, но как только баланс нарушится клапан начнёт открываться.
Степень открытия перепускного клапана прямопропорциональна дисбалансу давлений на его затворе. При этом следует отметить, что давлению настройки соответствует начало открытия затвора, а полное открытие достигается лишь при давлении в 1,2 — 2,0 раза больше от давления настройки. Давление создаваемое пружиной на затворе — это давление настройки перепускного клапана. Необходимый перепад задаётся сжатием пружины.
Низкая точность поддержания давления, основной недостаток перепускных клапанов.
Гидроклапан давления (рис.1.1а) состоит из корпуса I, в котором находится золотник 2, поджатый с торца пружиной 4, усилие которой регулируется винтом 5 и имеет полости подвода (Р) и отвода (А,Т), вспомогательные полости (а,б), каналы управления (в,г,д,е,ж,а) и демпферное отверстие (и).
В нижнем нормальном положении золотника 2 полости (Р) и (А, Т) разъединены, если сила давления рабочей жидкости на нижний торец золотника 2 в полости (a) не превышает усилие регулируемой пружины 4 и силу давления рабочей жидкости на верхний торец золотника в полости (б). В случае превышения — золотник 2 перемещается вверх и полость подвода (Р) соединяется через проточку на золотнике с полостью отвода (А,Т).
Такой принцип работы гидроклапана давления в общем случае, однако в зависимости от способа управления, т.е. от того как соединены каналы управления с основными линиями или используются независимо, могут быть четыре способа подключения гидроклапана давления (рис. 1.1 б,в,г,д), имеющие различное функциональное назначение.
Рис.1.1. Общий вид (а) и схема исполнений
(б- первая, в- вторая, г- третья, д- четвертая) гидроклапана давления.
Гидроклапан давления первого исполнения (рис. 1.1б) может применяться в качестве предохранительного или переливного клапана (подсоединен параллельно), а также клапана разности давлений (подсоединен последовательно). При работе гидроклапана давления по схеме первого исполнения рабочая жидкость подводится в полость (Р) и поступает по каналам управления (е,ж,з) и демпферному отверстию (и) во вспомогательную полость (а), в которой создается давление на нижний торец золотника 2. Полость отвода (Т) предохранительных и переливных клапанов соединяется со сливом, а полость (А) клапанов разности давления — с гидросистемой.
При применении гидроклапана давления в качестве предохранительного клапана в объемном гидроприводе с регулируемым насосом через него не проходит в нормальных условиях поток рабочей жидкости. Клапан срабатывает лишь при превышении установленного давления в гидросистеме по каким-либо причинам, например, превышение допустимой нагрузки на цилиндр, остановка на упоре и т.д. В этом случае давление в подводящей гидролинии (Р) возрастает, а следовательно, повышается давление в полости (а) на нижний торец золотника 2. Если усилие от давления на золотник 9 полости (а) превышает усилие регулируемой пружины, золотник перемещается вверх и напорная линия через полости (Р) и (Т) соединяется со сливной линией. Рабочая жидкость под давлением пропускается в бак и давление в напорной линии уменьшается. В результате этого уменьшается давление в полостях (Р) и (а) и при условии, что усилие от давления на нижний торец золотника станет ниже усилия пружины на верхний торец, золотник опустится под действием пружины и отсоединит полость (Р) от (Т).
При применении гидроклапана давления в качестве переливного клапана в системах с дроссельным регулированием через него постоянно протекают излишки рабочей жидкости, т.е. он постоянно находится в работе, т.к. дроссель ограничивает поток рабочей жидкости в систему. С помощью гидроклапана давления обеспечивается настройка требуемого давления и поддержание его практически постоянным независимо от изменения нагрузки на цилиндр. Это достигается тем, что золотник 2 под действием усилия от давления на нижний торец находится в равновесии в таком положении, при котором имеется определенных размеров дросселирующая щель через проточку на золотнике из полости (Р) в полость (Т). В случае превышения уста-новленного давления повысится давление на нижний торец золотника,нарушится его равновесие и он будет смещаться вверх, увеличивая размеры дросселирующей щели. При этом увеличивается поток жидкости на слив, в результате чего давление понижается, т.е. восстанавливается, а золотник уравновесится. При понижении давления по сравнению с установленным равновесие золотника также нарушится, но золотник под действием пружины будет перемещаться вниз, размеры дросселирующей щели и поток жидкости на слив уменьшаются и давление восстановится.
При применении гидроклапана давления в качестве клапана разности давлений полость (Р) соединяется с напорной линией, а полость (А) — с какой-либо другой гидролинией системы. Так как полость (а) нижнего торца золотника соединена с полостью (Р), а полость (б) верхнего торца золотника с полостью (А), то разность давлений в подводящем и отводящем потоках будет определяться усилием регулируемой пружины и поддерживаться постоянной независимо от изменения давленая в гидросистеме.
При применении гидроклапана давления в качестве клапана последовательности используются второе, третье и четвертое исполнения. При работе гидроклапана давления по второй схеме исполнения (рис. 1.1в) в канал (е) устанавливается пробка, а через канал (з) под нижний торец золотника подводится управляющий поток (х). Пропускание потока рабочей жидкости из полости подвода (Р) в полость отвода (А,Т) обеспечивается только при достижении в линии управления (х) соответствующей величины давления, определяемой настройкой регулируемой пружины и величиной давления в отводимом потоке. В этом случае усилие на нижний торец золотника от давления в управляющем потоке превышает усилие пружины и усилие от давления в полости (б) на верхний торец, золотник поднимается и соединяет полости (Р) и (А,Т). При этом обеспечивается поддержание постоянной разности давлений в управляющем (х) и отводимом (А) потоках.
При работе гидроклапена давления по третьей схеме исполнения (рис.1.1г) канал (д) заглушается пробкой, а полость (б) над верхним торном золотника соединяется через канал (в) с баком или улравляющим потоком (у). Пропускание потока рабочей жидкости из полости подвода (Р) в полость отвода (А,Т) обеспечивается при достижении в полости подвода заданной величины давленая, определяемой настройкой пружины и давлением в линии управления (у). В атом случае усилие от давления на нижний торец золотника превышает усилие пружины и усилие от давления управляющего потока в полости (б), золотник перемещается и соединяет полости (Р) и (А).
При работе гидроклапана давления по четвертой схеме исполнения (рис1.1 д) каналы (д) и (е) заглушаются пробками, полость (б) над верхним торцом золотника соединяется через канал (в) с баком или управляющим потоком (у), а в полость (а) под нижний торец золотника и канал (з) подается управляющий поток (х). Пропускание потока рабочей жидкости обеспечивается в обоих направлениях при достижении в линиях управляющих потоков (х) и (у) заданной разности давлений, определяемой настройкой пружины. В этом случае усилие от давления в полости (а) управляющего потока (х) превыша-ет усилие пружины и усилие от давления в полости (б) управляющего потока (у), золотник поднимается и соединяются полости (Р) и (А).
Примеры применения гидроклапанов давления в гидросистемах приведены на рис. 1.2.
Рис. 1.2. Схемы применения в гидросистемах гидроклапанов давления для защиты от перегрузки и блокировки по давлению (а) или по расходу (б) рабочей жидкости
Здравствуйте, уважаемый читатель! Темой сегодняшней статьи мы выбрали перепускной клапан – устройство, без которого трудно представить себе современные трубопроводы, работающие под давлением. Вы узнаете, что он собой представляет, для чего нужен, какие бывают виды и какие выбрать.
Что собой представляет и для чего он нужен
Перепускной, он же переливной, клапан — это устройство, которое регулирует давление в системе путём перепуска или слива излишнего объема рабочей среды (газообразной или жидкостной) в другой контур. Особенность узла состоит в том, что он способен это делать непрерывно, чем отличается от предохранительного аналога, который снижает напор в трубопроводе путём разового или периодического отведения из него среды.
Схожий с ним редуктор давления в отличие от переливного узла, поддерживает стабильный напор жидкости в следующем от него потоке, в то время как переливной — до себя.
Области применения
Применяется клапан в трубопроводах, где может возникнуть повышенный напор рабочей среды.
В автомобилях он сбрасывает излишки выхлопных газов, раскручивающих лопасти турбины, снижая тем самым напор во впускном коллекторе. Это в конечном счете предохраняет двигатель от излишнего нагрева и выхода из строя. В трубопроводах подачи топлива и охлаждения он сливает излишки, образующиеся под давлением, соответственно в топливный бак и расширительный резервуар.
Широкое применение данная арматура находит в устройствах отопления и горячего водоснабжения, где она обеспечивает рациональное функционирование всех отопительных приборов и участков трубопровода. В сочетании с балансировочными и другими клапанами арматура выполняет роль регулятора давления.
Механизм
Конструкция включает в себя металлический корпус (чугунный, бронзовый, латунный), внутри которого располагаются заслонка и приводящая её в действие пружина. В виде заслонки может быть золотник, тарелка и т.п. Другой вариант – запорная мембрана со штоком. В корпус встроена рукоятка, которая служит для настройки прибора.
Приборы, применяемые в крупных сетях, трубопроводах большого диаметра, могут содержать в своем корпусе рычажно-грузовой механизм.
Схема устройства перепускного клапана:
Принцип работы
Теплоноситель, вода, газовая среда, продвигаясь по трубопроводу, оказывают нажим на заслонку, которую удерживает пружина. Как только сила напора достигает заданного уровня, затвор открывается и избыточный объем рабочей среды отводится по специальному ответвлению в другой контур системы.
После снижения уровня до нормального, спираль ставит затвор в исходное положение и содержимое трубопровода продолжает циркулировать.
При мембранном механизме проход для теплоносителя под воздействием напора открывает мембрана. Когда давление приходит в норму, мембрана возвращается на прежнее место.
В автомобиле перепускной узел турбины имеет заслонку, полное открытие или закрытие которой, зависит от рычага активатора. Длина его тяги может меняться со временем под воздействием различных факторов. Поэтому за этим следят и производят регулировку тяги.
Виды и конструкции
По принципам действия различают перепускные клапана с пружинным и мембранным конструкциями. Пружинные механизмы превалируют в системах, где сечение трубопровода составляет не более 200 мм, в других сетях водоснабжения и отопления используется рычажно-грузовой принцип.
Мембранные агрегаты используют все больше при работе с жидкотекучими средами, в которых имеется наличие твердых частиц.
В зависимости от среды трубопровода, перепускные устройства предназначаются для:
По назначению системы они применяются для трубопроводов:
- холодного водоснабжения,
- горячего водоснабжения,
- отопления,
- охлаждения,
- кондиционирования.
В системах отопления и водоснабжения различают перепускные клапаны по своему предназначению:
- для радиаторов;
- для бойлера и байпаса;
- для автоматической подпитки;
- для низких или высоких давлений.
На данном фото представлен переливной клапан со шкалой настройки. Изготовлен из бронзы и латуни, предназначен для установки в системах центрального отопления.
Наряду с перепускными регуляторами в конструкцию отопления устанавливают:
- воздухоотводчик для предотвращения воздушных пробок в трубах;
- трехходовой клапан для смешения или разделения потоков горячей и холодной воды;
- обратный, предотвращающий обратный поток в трубопроводе.
Для промышленных и коммунальных сетей применяют конструкции с условным диаметром DN до 500 мм и фланцевым соединением.
В автомобиле пропускные устройства бывают для:
- турбины;
- механизма подачи топлива;
- системы охлаждения двигателя.
Перепускной узел турбины сбрасывает выхлоп газов, уменьшая силу напора в коллекторе. Тем самым он защищает двигатель от перегрева.
В топливном трубопроводе переливной узел регулирует в ней скорость подачи бензина тем, что сливает излишек, закачиваемый к двигателю бензонасосом, назад в топливный бак.
Советы по выбору и примерные цены
Выбирая перепускное устройство, потребитель должен осознавать, что оно призвано обеспечить нормальную работу системы, постоянно поддерживать внутри неё стабильное давление.
Подобное приспособление должно отвечать следующим требованиям:
- содействовать понижению давления, оперативно перенаправлять избыточный объем теплоносителей в другой контур;
- иметь достаточный диапазон регулировки;
- подходить по способу подключения к трубам, например, иметь резьбовое соединение для труб диаметром ½′′.
Пропускной прибор подбирается, прежде всего, исходя из типа рабочей среды трубопровода: газ, пар, вода.
Далее руководствуются определенными критериями.
Критерии
Основными их них являются:
- особенности исполнительного механизма;
- тип и конфигурация трубопровода;
- материал изготовления клапана;
- диаметр устройства (DN), который не должен быть меньше сечения подводящего патрубка;
- диапазон перепадов давлений, поддерживаемых прибором;
- пропускная способность заслонки, характеризующаяся максимальным и минимальным значениями Kvs;
- рабочая и максимальная температура носителя.
Определенное значение рабочего давления, на которое необходимо настроить клапан, прописывается в техпаспорте.
Важно предусмотреть правильный монтаж, для чего необходимо грамотно все рассчитать с учетом параметров и конфигурации системы. К примеру, в сложной структуре отопления переливной регулятор лучше устанавливать за всеми насосами, применять дополнительно обратные затворы для их защиты.
Следует обращать внимание на надежность поставщиков, чтобы не нарваться на поддельные изделия.
Примерная цена на перепускные клапаны бытового применения варьируется от 1700 до 5 200 рублей. Промышленные образцы, оснащенные измерительными приборами, фланцами, с широким диапазоном настроек стоят гораздо дороже.
Так, указанный на фото, переливной угловой клапан с DN ¾", рассчитанный на 0,06-0,36 bar, с настроечной головкой, обойдется в 1680 рублей. Его устанавливают для обеспечения нормальной работы насоса. Сливает излишки теплоносителя при превышении давления в радиаторах в обратку.
Если придется приобретать перепускное устройство для автомобиля, необходимо учитывать все особенности предыдущего, не гнаться за дешевыми подделками.
Заключение
Мы представили вам краткий обзор применения перепускных клапанов. Надеемся, что информация пригодится вам в дальнейшей деятельности. Желаем успехов в работах по благоустройству жилища, подписывайтесь на наши статьи, делитесь опытом в социальных сетях.