Клапан сброса давления воздуха для компрессора: виды, принцип работы

Как выбрать арматуру

Выбор клапана основан на технических параметрах подключённого оборудования, рабочего давления системы, требований проектной документации.

Вентили экстренного сброса давления выбирают на основе следующих критериев:

сечения трубопровода;
типа и свойств перекачиваемого вещества;
температуры транспортируемой среды;
номинального и предельного давления;
максимальной высоты, на которую способен подниматься шток клапана.

По давлению выбор нужно осуществлять следующим образом:

в системах с низким рабочим давлением до 1 бара следует подключать клапаны 1,5 бар;
к котлам газовым и твердотопливным 1–2 бара — защитное устройство, рассчитанное на 3 бара;
водяное нагревательное оборудование до 4 бар необходимо оснащать клапанами на 6 бар;
на котлы до 8 бар нужно монтировать устройства на 10 бар.

Разновидности клапанов сброса избыточного давления

По способу прижатия запорного элемента к седлу устройства подразделяются на следующие виды:

Пружинные. Сила упругой деформации металла пружины удерживает затвор в закрытом состоянии. Она подбирается таким образом, чтобы напор, превышающий заданный уровень, отжимал запорный элемент от седла. Пружинные модели выпускаются как на постоянное давление срабатывания, так и с возможностью его регулировки. Для этого в конструкцию добавляют регулировочный винт, предварительно сжимающий или ослабляющий пружину. В ходе эксплуатации пружина понемногу теряет свою упругость, и значение срабатывания может измениться.
Рычажно грузовые. Для прижатия используется сила земного притяжения, воздействующая на груз, подвешенный на конце рычага. Такая система обладает широкими возможностями для регулировки значения срабатывания. Для его увеличения груз передвигают к концу рычага, для уменьшения- ближе к корпусу. Кроме возможностей для точной регулировки, эта конструкция обладает еще одним достоинством: стабильностью значения давления сброса на длительных промежутках времени. Рычажные устройства отличаются большими габаритами и массой. Они применяются в качестве предохранительного клапана для компрессоров большой производительности, установленных стационарно.
Электромагнитные. В этих передовых устройствах для прижатия запорного элемента используется электромагнитный привод- соленоид. Такие устройства работают в качестве исполнительного элемента централизованной автоматизированной системы управления. Датчик давления может размещаться рядом с затвором, а можем находиться в совсем другой части системы. Большинство из них снабжаются дополнительно рабочей пружиной. При пропадании электропитания или связи с управляющей системой клапан сброса превращается в обычный механический.

По способу присоединения арматура сброса делится на следующие типы:

Резьбовые. Наиболее распространяемый тип для устройств сброса малого давления. Легки в монтаже и демонтаже даже для неподготовленного персонала- для этого достаточно гаечного ключа. Чаще всего используются как аварийный клапан мобильного компрессора небольшой мощности.
Фланцевые. Сложнее в монтаже и дороже, обеспечивают высокую герметичность. применяются в системах среднего и высокого давления.
Сварные. Обеспечивают максимальную герметичность и надежность. Сложны в монтаже/демонтаже, требуется специальное оборудование и подготовленный персонал.

По материалу, из которого изготовлено устройство, различают:

Стальные. Обладают высокой прочностью и большим ресурсом. Выдерживают большое давление.
Латунные. Отличаются высокой коррозионной стойкостью и большим ресурсом.
Пластмассовые. Дешевы, но рассчитаны на невысокие значения напора.

Принцип работы

Принцип работы механизма основан на детектировании гидродинамического давления механическим способом и его сбросе до заданных параметров. Конструктивно это реализуется так: в металлическом корпусе расположен шток с мембранным клапаном, закреплённый в определённом положении пружиной.

При повышении давления пружина сжимается, мембрана приподнимается и часть теплоносителя сбрасывается. После нормализации параметров теплоносителя пружина разжимается и перекрывает патрубок для сброса.

Контроль может быть реализован механическим или автоматическим способом

Для правильной работы устройства важно исключить установку запорной арматуры или другого оборудования на контрольном участке трубы

Регулировки и основные неисправности регулятора давления

Для обеспечения нормальной работы пневматической системы регулятор давления необходимо регулировать, причем эта может производиться несколько раз — при ремонте или установке нового регулятора, при замене отдельных узлов и агрегатов пневмосистемы, при нарушении работы регулятора по тем или иным причинам, и т.д.

Большинство регуляторов давления имеют две регулировки:

Установка минимального рабочего давления (то есть, давление включения регулятора) — производится с помощью выведенного наружу болта, который упирается в чашку уравновешивающей пружины. При закручивании болта пружина сжимается, поэтому минимальное давление, при котором происходит включение регулятора, повышается, при выкручивании болта давление, напротив, снижается. В некоторых моделях регуляторов установка минимального давления включения производится с помощью регулировочного колпака, который накрывает пружину;
Установка максимального рабочего давления (то есть, давление отключения регулятора) — производится различными способами в зависимости от модели регулятора. Обычно регулировка заключается в изменении количества прокладок, уложенных между седлами впускного и выпускного клапана, либо под пружиной разгрузочного клапана.

Регулировка производится по рекомендациям производителя автомобиля, контроль диапазонов давления осуществляется по манометру на приборной панели. Также необходимо оценивать периодичность, с которой компрессор подключается и отключается от пневматической системы (каждое отключение проявляется характерным шипением воздуха).

С течением времени в регуляторе давления могут возникать неисправности, наиболее часто встречаются следующие проблемы:

Износ клапанов;
Засорение каналов;
Засорение фильтров;
Проседание или поломка пружин;
Поломка различных компонентов регулятора.

Все неисправности так или иначе проявляются ухудшением работы регулятора, изменением диапазона рабочих давлений с невозможностью их регулировки, или полным выходом из строя этого узла, а вместе с ним — и неработоспособность пневматической системы. Определить поломку можно только после снятия и разборки регулятора давления. В случае засорения каналов или фильтров регулятор можно легко привести в рабочее состояние, однако в случае износа и поломок деталей проще приобрести и установить новый регулятор.

Для обеспечения надежной работы пневматической системы автомобиля следует периодически проверять регулятор давления, а в случае необходимости — производить установку границ диапазона рабочего давления. В этом случае пневматические системы автомобиля будут работать долго и надежно, обеспечивая необходимые эксплуатационные характеристики и безопасность.

Эксплуатация автомобиля летом сопровождается специфическими загрязнениями — битумными и смолистыми пятнами, следами насекомых и другими. Эти загрязнения не удаляются водой при мойке, решить проблему помогают специальные средства — очистители битума и следов насекомых, о которых рассказано в статье.

Особенности и назначение

Как мы уже говорили выше, с давлением шутки плохи. Давление может быть разным, оно различается в зависимости от конкретной рабочей среды.

Давление в трубопроводах называют водным. Серьезный перепад давления воды провоцируют с помощью резкого перекрытия задвижек, включения или выключения насосов и т.д.

В итоге образуется зона, где давление находится не на среднестатистическом уровне. Появляется эффект гидроудара, когда опасная зона перемещается, повреждая все конструкции на своем пути.

Нельзя сказать, что перепады давления воды – серьезная и крайне опасная проблема. Они случаются время от времени, это нормально.

Однако если в трубе не стоит предклапан или стандартный клапан сброса избыточного давления, тогда каждый последующий гидроудар приведет к все большему износу конструкций, а затем и полному их выходу из строя.

Проблемы с давлением есть и в водонагревателях. Там свою роль играет баланс теплой и холодной воды внутри бака. На водонагревателях ставить предохранительный клапан избыточного давления просто необходимо, так как в противном случае вас ждут жуткие последствия. О них расскажем чуть позже.

Не будем забывать и про давление воздуха. Оно тоже играет роль. Минимальное воздействие давление воздуха оказывает на вентиляцию и отвод продуктов горения.

К примеру, при возгорании внутри помещения давление резко меняется, и если сбросной клапан в системе пожарной вентиляции не стоит, тогда дым не удастся удалить из помещения заранее предусмотренным путем. Давление в вентиляции просто не пустит его внутрь и обнулит тягу.

А есть ведь и более опасные ситуации. Взрывы, химические загрязнения, различного рода техногенные и даже военные катастрофы, все это приводит к критичным перепадам, нивелировать которые способен только клапан избыточного давления.

Составляющие и схема клапана

Предохранительный клапан сброса давления выполнен в самых различных вариациях. Как мы уже говорили, есть клапаны для сброса давления воздуха, воды. Есть и конкретные модели, созданные для использования на том или ином оборудовании.

Клапан сброса давления для бойлера

Однако общая конструкция у них всегда одна. Ее мы сейчас и опишем. Для понимания принципа работы клапана этого будет достаточно.

Итак, стандартный предклапан состоит из следующих частей:

Корпуса.
Тарели.
Рычага тарели.
Предохранительного рычага.
Ручки настройки.
Пружин.
Дополнительных элементов.

Корпус у него литой, чаще всего из нержавеющей стали. На водопроводных изделиях используют корпуса из латуни или бронзы. Они лучше реагируют на воду, намного долговечнее и качественнее.

Если стальной предклапан при постоянном контакте с водой рано или поздно проржавеет, то латунный сможет стоять без преувеличения много десятков лет, а то и сотен, если его эксплуатировать должны образом.

Тарель – основной запорный элемент, что блокирует поток воздуха или воды. Для воздушных клапанов применяются именно тарели, в моделях для применения в водопроводах встречаются и шаровые запорные образцы.

Рычаг тарели управляет этим элементом. Его чувствительность настраивается с помощью еще одной ручки. Сама настройка в простейших образцах осуществляется за счет манипулирования механикой, а если быть точнее, то специальной пружиной.

Промышленные предклапаны для регулировки давления

Она реагирует на определенный уровень давления и срабатывает, перекрывая клапан. Степень натяжения прямо пропорциональна его уровню, которое активирует предклапан.

Предохранительный рычаг есть не во всех образцах, он выполняет защитные функции, если основной способ блокирования не сработал, либо вышел из строя.

Что же до дополнительных элементов, то тут речь идет об различного рода кнопках для управления, циферблатах, счетчиках и т.д. Все зависит от конкретной модели.

Клапан избыточного давления для водонагревателей вообще не оборудован какими-либо измерительными приборами (по крайней мере, бюджетные модели этой надстройкой обделены).

А вот предклапан для сброса давления воздуха в обязательном порядке снабжается барометром, причем действует тот постоянно, фиксируя уровень давления на рабочей стороне.

Производство ПЭТ-тары

Для выдувания бутылок из так называемых преформ (заготовки из полиэтилентерефталата) используют трехи четырехступенчатые компрессоры с давлением нагнетания 3,5…4,6 МПа. Для массового производства ПЭТ-тары компрессор должен иметь достаточно большую производительность – до 6 000 м3/ч. В зависимости от условий эксплуатации в качестве первой ступени могут применяться и компрессоры объемного действия, например винтовые. На ступенях с более высоким давлением используют поршневые компрессоры.

Последняя ступень является особенно критичной для клапана с точки зрения срока его службы, так как именно здесь и давление, и температура наиболее высоки.

Компрессоры часто работают при неполной нагрузке, разогреваясь до температуры свыше 200°С. Поэтому большинство поршневых машин, применяемых для выдувания ПЭТ-тары, комплектуют клапанами со стальной пластиной. Клапаны с полимерными пластинами применяют редко и только в хорошо сбалансированных компрессорах при небольших (до 180°C) рабочих температурах.

Из-за строгих требований к чистоте воздуха цилиндры компрессоров должны работать без смазки.

Несомненно, для данного процесса необходимы прочные и эффективные клапаны, срок службы и эффективность которых самым непосредственным образом влияют на максимально достижимую производительность компрессора, а значит, и на объем производства ПЭТ-тары.

Пусковой воздух для судовых дизельных двигателей

Для пуска судовых дизельных двигателей большой мощности применяется сжатый воздух, подаваемый в цилиндры двигателя. Поршни под давлением 3 МПа начинают двигаться, разгоняя двигатель до рабочих оборотов. Пусковые компрессоры должны соответствовать крайне строгим требованиям надежности, так как отказ в открытом море может привести к катастрофе. Компактные двухили трехступенчатые поршневые компрессоры сжимают воздух, работая с частотой вращения до 1 800 об/мин. Конструкция цилиндров компрессора предусматривает работу со смазкой. Компоненты клапанов изготавливают из коррозионно-стойких материалов вследствие возможного контакта с морской водой.

Разновидности клапанов сброса избыточного давления

По способу прижатия запорного элемента к седлу устройства подразделяются на следующие виды:

Пружинные. Сила упругой деформации металла пружины удерживает затвор в закрытом состоянии. Она подбирается таким образом, чтобы напор, превышающий заданный уровень, отжимал запорный элемент от седла. Пружинные модели выпускаются как на постоянное давление срабатывания, так и с возможностью его регулировки. Для этого в конструкцию добавляют регулировочный винт, предварительно сжимающий или ослабляющий пружину. В ходе эксплуатации пружина понемногу теряет свою упругость, и значение срабатывания может измениться.
Рычажно грузовые. Для прижатия используется сила земного притяжения, воздействующая на груз, подвешенный на конце рычага. Такая система обладает широкими возможностями для регулировки значения срабатывания. Для его увеличения груз передвигают к концу рычага, для уменьшения- ближе к корпусу. Кроме возможностей для точной регулировки, эта конструкция обладает еще одним достоинством: стабильностью значения давления сброса на длительных промежутках времени. Рычажные устройства отличаются большими габаритами и массой. Они применяются в качестве предохранительного клапана для компрессоров большой производительности, установленных стационарно.
Электромагнитные. В этих передовых устройствах для прижатия запорного элемента используется электромагнитный привод- соленоид. Такие устройства работают в качестве исполнительного элемента централизованной автоматизированной системы управления. Датчик давления может размещаться рядом с затвором, а можем находиться в совсем другой части системы. Большинство из них снабжаются дополнительно рабочей пружиной. При пропадании электропитания или связи с управляющей системой клапан сброса превращается в обычный механический.

По способу присоединения арматура сброса делится на следующие типы:

Резьбовые. Наиболее распространяемый тип для устройств сброса малого давления. Легки в монтаже и демонтаже даже для неподготовленного персонала- для этого достаточно гаечного ключа. Чаще всего используются как аварийный клапан мобильного компрессора небольшой мощности.
Фланцевые. Сложнее в монтаже и дороже, обеспечивают высокую герметичность. применяются в системах среднего и высокого давления.
Сварные. Обеспечивают максимальную герметичность и надежность. Сложны в монтаже/демонтаже, требуется специальное оборудование и подготовленный персонал.

По материалу, из которого изготовлено устройство, различают:

Стальные. Обладают высокой прочностью и большим ресурсом. Выдерживают большое давление.
Латунные. Отличаются высокой коррозионной стойкостью и большим ресурсом.
Пластмассовые. Дешевы, но рассчитаны на невысокие значения напора.

Разновидности и принцип работы клапанных механизмов

В настоящее время наиболее распространенными видами компрессоров являются винтовые и поршневые установки. При этом винтовые компрессоры, например, выпускаемые белорусским заводом REMEZA, нашли широкое применение в различных отраслях промышленности, а поршневые — в быту. Последние можно встретить как в гаражах автолюбителей (компрессоры типа СО-7Б, Форте VFL-50 и др.) так и в системах жизнеобеспечения рыбок в аквариумах (компрессоры Resun и др.), а также в бытовом пневмоинструменте.

Поршневые компрессоры отличаются простотой конструкции и сравнительно небольшим количеством деталей и узлов. Существует много самых разнообразных конструкций таких компрессорных установок, оснащенных специальными пластинчатыми клапанами, регулирующими процесс всасывания и нагнетания воздуха во время работы. В зависимости от назначения компрессорных установках (их производительности, мощности и рабочего давления) можно встретить клапанные механизмы трех видов:

дисковые — их пластины могут изготавливаться как из металла, так и из высококачественных полимеров, в том числе и армированных;
кольцевые — детали для них изготавливают из чугуна, стали или цветных металлов (выбор материала определяется типом компрессора);
тарельчатые — пластины для этого вида клапанов изготавливают из полимерных материалов, а используют их в компрессорах, работающих с загрязненными средами.

Впускной и выпускной клапаны

Впускные и выпускные клапанные узлы играют такую роль в работе компрессорного оборудования.

Движение поршня к нижней мертвой точке вызывает втягивание воздуха через открытый всасывающий клапан.
При достижении нижней точки поршень начинает движение в обратном направлении. При этом всасывающий клапан закрывается, и воздух, который находится в герметичной камере, под действием давления поршня начинает уменьшаться в объеме.
При приближении к верхней мертвой точке открывается нагнетательный клапан, и сжатый под большим давлением воздух начинает поступать в ресивер.
Вытеснив воздух из камеры, поршень снова начинает движение к нижней мертвой точке, и рабочий цикл повторяется.

Разгрузочный и предохранительный клапаны

Таким образом, компрессор цикл за циклом накачивает воздух в ресивер до достижения заданной величины давления. Следит за этим процессом специальное реле-регулятор давления (прессостат), управляющее работой электродвигателя путем включения и выключения его в зависимости от степени сжатия воздуха. Как правило, в состав прессостата входит и стартовый разгрузочный клапан. Подключают прессостат между выходом компрессорной головки и обратным клапаном (обратником), который соединен с ресивером и удерживает находящийся там сжатый воздух.

Необходимое пневмооборудование подключается непосредственно к ресиверу, который может дополнительно оснащаться различными устройствами (сепараторы, фильтры, выравниватели давления и пр.).

Виды и конструкции

Клапаны сбросного типа подразделяются на две основные группы:

прямого действия, открывающиеся только под воздействием на него давления внутренней среды. К ним относятся устройства, используемые для предотвращения образования чрезмерного давления в масляных и топливных системах;
непрямого действия, использующие посторонний источник давления Они более подходят для жидкостных и воздушных систем.

В зависимости от особенностей конструкции и принципа действия делятся на четыре вида.

С выносным датчиком

Прибор оборудован пружинным механизмом и штоком, приводящимся в движение основными или резервными мехами. На них в момент перегрева воды оказывает воздействие термочуствительная жидкость, поднимающаяся по капиллярной трубке из колбы датчика.

При срабатывании устройства шток открывает тарелку для движения теплоносителя. К подающей магистрали и к канализации для сброса лишней воды в корпусе клапана предусмотрены два патрубка.

Комбинированные с подпиткой системы

Представляют собой тип предохранительной арматуры в системах отопления, которая способна выполнять сразу 3 функции:

сбрасывать перегретый теплоноситель из бака котла по сигналу выносного датчика;
эффективно охлаждать теплогенератор;
автоматически подпитывать систему отопления холодной водой.

Шток подобного изделия оснащён двумя тарелями, которые могут одновременно открывать 2 прохода: один для сброса закипающего теплоносителя, другой для подачи холодной воды.

Модели представленные на следующем фото имеют тройной выход. Они встраиваются в трубопровод перед отопительным прибором или бойлером. Для сброса среды используется нижний патрубок, для присоединения водопровода и магистрали подпитки предназначены два верхних патрубка.

Пружинные

В подобных устройствах золотник приводится в движение под действием силы сжатия рабочей пружины. Настройки одного и того же клапана можно откорректировать при замене пружины разного типа, которые входят в его комплект.

Ряд моделей имеют дополнительно вмонтированный в корпус рычаг, осуществляющий ручной подрыв. С его помощью можно вручную продувать клапан для проверки его общего технического состояния или выпускать часть рабочей среды.

Так как пружина в большинстве случаев находится под воздействием внутренней рабочей среды, то для устройств, которые работают с агрессивными веществами, её покрывают защитным слоем полимера. Такие модели изделий имеют уплотнения по штоку по типу сальникового или сильфонного устройства.

Рычажно-грузовые

Основной узел механизма клапана данного типа составляет рычаг с подвешенным на нём утяжелителем. На срабатывание устройства влияет вес груза и длина плеча рычага до места, где он размещён. Чем он массивнее и чем дальше находиться от штока, тем при более высоком давлении срабатывает сбросник.

Чтобы обеспечить полную герметизацию седел большого размера потребуется использование более тяжёлого груза, а это может привести к достаточно сильному уровню вибрации всего устройства. В таких случаях применяют клапаны, у которых сечение сброса среды образовано двумя параллельными сёдлами. В корпусе такого устройства также установлены два затвора, функционирующих параллельно. Такая конструкция снижает массу утяжелителя и длину рычагов и положительно влияет на увеличение темпа работы агрегата.

Клапан сброса избыточного давления воздуха

Как выбрать арматуру

Разновидности клапанов сброса избыточного давления

Принцип работы

Регулировки и основные неисправности регулятора давления