Клапан предохранительный пружинный (КПП) – вид трубопроводной арматуры, предназначенный для автоматической защиты оборудования и трубопроводов от превышения давления свыше заранее установленной величины посредством сброса избытка рабочей среды и обеспечивающий прекращение сброса при давлении закрытия и восстановлении рабочего давления.

Основные сборочные единицы и детали клапана:

1 - корпус, 2 - седло, 3 - золотник, 4 - крышка, 5 - шток, 6 - гайка, 7 - шпилька, 8 - пружина, 9 -сильфон (устанавливается в сильфонных клапанах), 10 - стопорный винт, 11 - регулировочная втулка, 12 -направляющая втулка, 13 - перегородка, 14 - регулировочный винт, 15 - колпак, 16 – резьбовой фланец.

Принцип работы. При нормальном рабочем давлении усилие сжатой пружины прижимает золотник к седлу (проход для сброса рабочей среды закрыт). При повышении давления сверх установленной величины на золотник начинает действовать противоположно направленная сила, которая сжимает пружину, и золотник поднимается, открывая проход для сброса рабочей среды. После снижения давления перед клапаном до давления закрытия золотник под действием пружины вновь прижимается к седлу, прекращая сброс среды.

Установочное положение – вертикальное, колпаком вверх.

Герметичность затвора – класс «В» ГОСТ Р 54808. По требованию заказчика возможно изготовление с другими классами герметичности.

Возможные исполнения клапанов:

• Герметичным колпаком, имеющим узел принудительного открытия, и без такового узла.
• Уравновешивающим сильфоном.
• Термозащитной перегородкой.
• «Открытой» крышкой.
• Стопорным элементом, препятствующим срабатыванию клапана.

Присоединение к трубопроводу:

• фланцевое;
• под линзовую продладку (фланец по ГОСТ 9399);
• штуцерное;
• цапковое.

Клапаны с сильфоном.

Сильфон – механизм, компенсирующий действие противодавления на выходе из клапана. Сильфон предназначен для защиты пружины клапана от вредного воздействия агрессивной рабочей среды в условиях повышенных или пониженных температур. Сильфонные клапаны изготавливаются из сталей марок 12Х18Н9ТЛ и 12Х18Н12МЗТЛ и предназначены для рабочих сред с температурой от минус 60 °С и ниже. Обозначение сильфонных клапанов: КПП4С, КППС.

Исполнение уплотнительных поверхностей и присоединительные размеры фланцев клапана – по ГОСТ 12815-80, ряд 2, строительные длины – по ГОСТ 16587-71.

Клапаны DN 25 PN 100 кгс/см2 могут изготавливаться со штуцерными концами для присоединения к трубопроводу по ГОСТ 2822-78, а также с фланцевым соединением по ГОСТ 12815-80, ряд 2.

Предохранительные клапаны номинальным давлением PN 250 кгс/см2 и PN 320 кгс/см2, как и другие модели, предназначены для защиты оборудования от недопустимого превышения давления посредством автоматического сброса избытка рабочей среды. Используются на оборудовании с жидкими и газообразными рабочими средами, не вызывающими коррозию корпусных деталей более 0,1 мм.

Предохранительные клапаны со штампосварным корпусом могут изготавливаться с индивидуальной строительной длиной (L и L1), высотой (H) и присоединительными размерами фланцев, что позволяет использовать их в качестве заменителей импортной арматуры без изменения уже смонтированного оборудования и трубопроводов.

Расчет пропускной способности клапанов – по ГОСТ 12.2.085-2002.

Давление настройки, Рн – наибольшее избыточное давление на входе в предохранительный клапан, при котором затвор закрыт и обеспечивается заданная герметичность затвора.

Давление начала открытия, Рн.о. (давление начала трогания; установочное давление) – избыточное давление на входе в предохранительный клапан, при котором усилие, стремящееся открыть клапан, уравновешено усилиями, удерживающими запирающий элемент на седле. При давлении начала открытия заданная герметичность в затворе клапана нарушается и начинается подъем запирающего элемента.

Давление полного открытия, Рп.о. – избыточное давление на входе в предохранительный клапан, при котором совершается ход арматуры и достигается максимальная пропускная способность.

Давление закрытия, Рз (давление обратной посадки) – избыточное давление на входе в предохранительный клапан, при котором после сброса рабочей среды происходит посадка запирающего элемента на седло с обеспечением заданной герметичности затвора. Давление закрытия клапанов, Рз – не менее 0,8 Рн.

Противодавление – избыточное давление на выходе арматуры (в частности, из предохранительного клапана).

Противодавление представляет собой сумму статического давления в выпускной системе (в случае закрытой системы) и давления, возникающего от ее сопротивления при протекании рабочей среды.

Обязательная минимальная информация для заказа.

При заказе клапанов необходимо заполнить опросный лист (Приложение В):

• тип изделия, обозначение, обозначение типа (по таблице фигур);
• номинальный диаметр входного патрубка, DN, мм;
• номинальное давление, PN, кгс/см2;
• давление настройки (Рн, кгс/см2) или номер пружины (при указании только номера пружины клапан настраивается на минимальное значение из диапазона указанной пружины);
• материал корпуса;
• наличие в конструкции клапана узла ручного подрыва;
• наличие в конструкции клапана сильфона.

Пример обозначения при заказе клапана предохранительного пружинного:

Пример обозначения при заказе клапана предохранительного пружинного DN 50 PN 16 кгс/см2 из стали 12Х18Н9ТЛ с узлом ручного подрыва, давлением настройки – Рн=16 кгс/см2, модели КПП4Р по ТУ 3742-005-64164940-2013:

Клапан предохранительный КПП4Р 50-16 DN 50 PN 16 кгс/см2, Рн=16 кгс/см2, 17нж17нж. При оформлении заказа особо оговаривается необходимость комплектации клапанов ответными деталями (ответные фланцы, прокладки, шпильки, гайки; для клапанов DN 25 PN 100 – ниппели с накидными гайками и прокладками).

Предохранительный клапан представляет собой защитное устройство, которое предотвращает обратный ход вещества по трубопроводу и выпускает его излишки в область низкого давления или атмосферу. Это незаменимое устройство, так как позволяет сохранить насосы, оборудование и сам трубопровод в случае аварийных ситуаций.

Какими бывают предохранительные клапаны?

Конструкция устройства максимально проста: запорный элемент и задатчик, который обеспечивает силовое напряжение на него. Запорный элемент, в свою очередь, складывается из затвора и седла.

Выделяют несколько разновидностей клапана:

• пружинный предохранительный клапан — давлению рабочего вещества противостоит сила сжатой пружины. Величина давления определяется силой сжатия, а диапазон возможной настройки клапана — упругостью детали;
• рычажный — рабочее вещество сдерживается с помощью рычажного механизма. Размер, давление и общий диапазон действия определяются весом груза и протяженностью рычага;
• малоподъемный — затвор поднимается только на 0,05 диаметра седла. Механизм открытия — пропорциональный. Такие устройства выделяются небольшой пропускной способностью, низкой стоимостью и простым строением;
• полноподъемный — затвор поднимается на высоту диаметра седла или чуть больше. Механизм двухпозиционный. Обычно устанавливаются на трубопроводах, по которым двигается пар или сжатый воздух. Выделяется способностью пропускать большое количество рабочего вещества и более высокой стоимостью.

Какими плюсами обладают предохранительные устройства?

• максимально простое строение — гарантирует легкость и быстроту ремонта и замены износившихся деталей;
• небольшие размеры и малая масса;
• широкий ценовой диапазон, который позволяет приобрести изделие по наиболее выгодно стоимости.

Предохранительный клапан позволяет трубопроводу качественно функционировать в условиях повышенного давления и в условиях резких перепадов давления.

Клапаны предохранительные - вид трубопроводной арматуры, предназначенный для защиты системы отопления от избыточного давления. Предохранительный клапан является арматурой прямого действия, т.е. арматурой, работающей под управлением непосредственно самой рабочей среды (так же как и регуляторы давления прямого действия).

Классификация предохранительных клапанов:

По характеру подъёма замыкающего органа:

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

По высоте подъёма замыкающего органа:

• малоподъёмные (высота подъема запирающего элемента (золотника, тарелки) не превышает 1/20 диаметра седла);
• среднеподъёмные (высота подъема тарелки от 1/20 до ¼ диаметра седла);
• полноподъёмные (высота подъема составляет 1/4 диаметра седла и более);

По виду нагрузки на золотник:

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

В малоподъемных и среднеподъемных клапанах подъем золотника над седлом зависит от давления среды, поэтому их ещё называют клапанами пропорционального действия . Такие клапаны в основном используют, для жидкостей, когда не требуется большая пропускная способность. В полноподъемных клапанах открытие происходит одномоментно, поэтому их называют также клапанами двухпозиционного действия . Такие клапаны высокопроизводительны и применяются как на жидких, так и на газообразных средах.

Рычажные (рычажно-грузовые) предохранительные клапаны, принцип работы:

Принцип работы рычажно-грузового предохранительного клапана состоит в противодействии усилию на золотник от давления рабочей среды - силы от груза, передаваемой через рычаг на шток клапана. Основой механизма данного типа клапанов является рычаг и подвешенный на него груз. Срабатывание устройства зависит от веса груза и его местонахождения на рычаге. Чем больше вес и чем дальше на рычаге он находиться, тем при более высоком давлении срабатывает клапан. Рычажные клапана настраиваются на давление открытия путем перемещением груза по рычагу (возможно изменение веса груза). Рычаги также используют для ручной продувки клапана. Рычажные клапана запрещено использовать на передвижных тепловых устройствах.

Внутреннее устройство рычажного предохранительного клапана:

1.Впускное отверстие; 2. Выпускное отверстие; 3. Седло клапана; 4. Золотник; 5. Груз; 6. Рычаг.

Для герметичного закрытия сёдел больших диаметров требуются тяжелые грузы на длинных рычагах, что может вызвать сильную вибрацию устройства. В этих обстоятельствах используют клапана, внутри которых сечение сброса среды образовано двумя сёдлами, которые перекрываются двумя золотниками при помощи двух рычагов с грузами (см. например: , ). Использование указанных двухрычажных клапанов с двумя затворами, что позволяет уменьшить массы груза и длины рычагов, обеспечивая нормальную работу системы.

Настройка рычажно-грузового клапана, как уже было отмечено выше, осуществляется при помощи перемещения груза по рычагу. После того, как необходимое давление было настроено, груз фиксируется болтами, накрывается защитным кожухом и закрывается на замок. Это делается для исключения несанкционированного изменения настроек. В качестве груза зачастую используются фланцы.

Особенности рычажно-грузовых клапанов:

Рычажные клапаны – трубопроводная арматура, которая была разработана еще до 40-го года прошлого века. Это морально устаревший клапан, приобретаемый только для поддержания в рабочем состоянии котельных пунктов и подобных объектов времен советского коммунального хозяйства.

Особенностью клапана является необходимость притирки рабочих поверхностей (золотника и седла - запрессованного бронзового уплотнительного кольца) непосредственно на месте установки клапана. Под притиркой понимается обработка бронзового седла абразивными материалами для достижения более плотного контакта золотника и седла. Золотник в корпусе клапана не закреплен и при транспортировке и погрузках его рабочие поверхности легко повреждаются. Клапан без притирки не будет герметичен.

Преимущества рычажных предохранительных клапанов:

• Простота конструкции;
• Ремонтопригодность;
• Ручная настройка срабатывания клапана;

Недостатки рычажных предохранительных клапанов:

• Необходимость осуществлять притирку рабочих поверхностей;
• Малый ресурс работы клапана;
• Громоздкая конструкция;

Пружинные предохранительные клапаны, принцип работы:

Принцип работы пружинного предохранительного клапана состоит в противодействии силы пружины - усилию на золотник от давления рабочей среды (теплоносителя). Теплоноситель оказывает давление на пружину, которая сжимается. При превышении давления настройки золотник поднимается, и теплоноситель сбрасывается через отводящий патрубок. После того, как давление в системе снизилось до настроечного, клапан закрывается, и спуск теплоносителя прекращается.

Внутреннее устройство пружинного предохранительного клапана:

1 - корпус; 2 - сопла; 3 - нижняя регулировочная втулка; 4, 5 - стопорный винт; 6, 19, 25, 29 - прокладка; 7- верхняя регулировочная втулка;8 - подушка; 9 - золотник; 10 - направляющая втулка; 11 - специальная гайка; 12 - перегородка; 13 - крышка; 14 - шток; 15 - пружина; 16 - опорная шайба; 17 - регулировочный винт; 18 - контргайка; 20 - колпак; 21 - кулачок; 22 - направляющая втулка; 23 - гайка; 24 - заглушка; 25 - кулачковый вал; 27 - шпонка; 28 - рычаг; 30 - шарик.

Давление срабатывания пружинного предохранительного клапана устанавливается с помощью комплектации клапана 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 золотника к седлу. Однако на производствах с использованием агрессивных и токсичных сред, высоких температур и давлений, контрольная продувка может быть очень опасной. Поэтому для пружинных клапанов, используемых на таких производствах, возможность ручной продувки не предусматривается и даже запрещается.

При работе с агрессивными химическими средами 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. Максимальная температура рабочей среды для предохранительных пружинных клапанов до +450°C, давление до 100 бар.

Сбросной предохранительный клапан срабатывает раньше, чем достигается давление настройки. Полностью клапан открывается, когда давление превышает настроечное на 10-15% (в зависимости от модели). Устройство полностью закрывается только по достижению давления на 10-20% меньше, чем настроечное, т.к. выходящий теплоноситель создает дополнительное динамическое давление.

Если система отопления функционирует стабильно, без сбоев и превышения давления, сбросной предохранительный клапан остается без «работы» в течение длительного периода времени и может засоряться. Поэтому рекомендуется периодически его прочищать.

Достоинства пружинных клапанов:

• простая конструкция оборудования;
• малые размеры и вес при больших проходных сечениях;
• возможность установки как в вертикальном, так и в горизонтальном положениях;
• возможность получения высокой пропускной способности.

Недостатки пружинных клапанов:

• резкое возрастание усилия пружины при ее сжатии в процессе подъема золотника;
• возможность получения гидравлического удара при закрытии клапана;

Магнито-пружинные предохранительные клапаны, принцип работы:

В магнитно-пружинных предохранительных клапанах используется электромагнитный привод. Электромагнит обеспечивает дополнительное прижатие золотника к седлу. При достижении давления срабатывания электромагнит отключается и давлению противодействует только пружина, а 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. Магнитно-пружинные клапаны обычно применяются в сложных импульсных предохранительных устройствах в качестве управляющих или импульсных клапанов.

Компания «НЕМЕН» реализует предохранительные клапаны, предназначенные для работы в различных средах. Мы предлагаем , которая может быть установлена вертикально на участке трубопровода или котельных агрегатах.

Назначение предохранительной арматуры

Предохранительный клапан — вид арматуры, который предназначен для автоматической защиты трубопроводов и оборудования от превышения давления сверх определенной, заранее установленной величины, путем сброса избыточной массы рабочей среды. Клапан также обеспечивает остановку сброса при восстановлении нормального рабочего давления. Предохранительный клапан — это арматура прямого действия, работающая непосредственно от энергии рабочей среды.

Принцип работы предохранительного клапана

Когда клапан предохранительный находится в закрытом состоянии, на чувствительный элемент арматуры воздействует сила от рабочего давления в трубопроводе, которая стремится открыть клапан, а также препятствующая открытию сила от задатчика. В случае возникновения в системе возмущений, провоцирующих повышение давления среды свыше рабочего, сила прижатия золотника к седлу уменьшается. Когда ее величина равна нулю, наблюдается равновесие активных сил от задатчика и давления среды, одновременно воздействующих на клапан. Если давление в системе продолжает возрастать, запорный орган открывается и происходит сброс избытка среды через клапан. Уменьшение объема среды ведет к нормализации давления в системе и исчезновению возмущающих воздействий. Когда уровень давления опускается ниже предельно допустимого, запорный орган возвращается в исходное положение под воздействием силы от задатчика.

Предохранительные пружинные клапаны

В таких предохранительных клапанах в качестве противодействия давлению рабочей среды на золотник используется сила сжатия пружины. За счет установки различных пружин один и тот же предохранительный пружинный клапан может использоваться для нескольких пределов настройки максимально допустимого давления. В пружинных клапанах отсутствует уплотнение по штоку. Если арматура устанавливается в системах с агрессивной рабочей средой, пружина изолируется с помощью сальниковых устройств, эластичной мембраны или сильфона. Сильфонное уплотнение используется в случаях, когда недопустима утечка рабочей среды из трубопровода.