Безопасность — одно из главных требований к водонагревателям. Оборудование должно иметь защиту от недопустимого превышения давления, температуры, перегрузок по току, коротких замыканий, изменений величины напряжения. Рассказываем, для чего нужен предохранительный клапан на водонагревателе, его принцип работы, конструкцию, варианты установки устройства.
Нужен ли предохранительный клапан на водонагреватель
Накопительный или проточный водонагреватель работает при избыточном давлении и переменной температуре. Расширение воды при нагреве составляет 3%, что приводит к возрастанию давления, кроме того в проточных установках возможны скачки давления в водопроводной сети.
Значительное превышение величины давления приводит к разрыву резервуара, входного и выходного патрубка, ускорению износа водонагревателей.
Предохранительный клапан необходим для экстренного снижения давления в бойлере. При достижении предельной величины устройство открывается и сбрасывает часть воды, что приводит к снижению давления.
Как устроен предохранительный клапан водонагревателя
Выпускают несколько видов предохранительных клапанов: прорывные, пружинные, , . Для защиты водонагревателей применяют пружинные устройства.
Клапаны такого типа обладают следующими преимуществами:
- Могут применяться много раз. После срабатывания и сброса давления рабочий механизм возвращается в исходное положение, перекрывая утечку горячей воды.
- Рассчитаны на давление 0,6–0,8 МПа. Величина давления срабатывания соответствует нормальному давлению в водопроводной системе или в емкости. При необходимости можно установить устройства на большее давление без существенного удорожания.
Клапан состоит из корпуса с выпускным патрубком, тарельчатого седла, пружины, защитной крышки. Вместо седла в устройствах для бойлеров большой емкости в качестве запорного устройства применяется шаровой узел. Такая конструкция более надежна и устойчива к износу. Клапан может комплектоваться рукояткой для ручного принудительного сброса давления.
Выпускают также совмещенные пружинные клапаны. Устройства предохраняют от повышения давления и предотвращают попадание горячей воды во входной патрубок. Клапаны совмещают функции предохранительного и обратного.
Прорывные клапаны применяются реже. Устройства рассчитаны на сброс большого объема воды. При повышении давления мембрана клапана разрывается, выпуская рабочую среду из емкости или трубы. Устройства такой конструкции действуют однократно. После срабатывания замене подлежит мембрана или сам клапан.
Как работает предохранительный клапан на водонагревателе
При нормальном положении клапана вода удерживается запорным устройством (седлом или шаром) в напорной камере. При повышении давления седло сжимает пружину, запорное устройство отодвигается. Вода поступает в выпускной патрубок и выливается наружу.
При уменьшении давления до приемлемого значения сжатие пружины ослабевает. Седло или шар возвращается в прежнее положение, перекрывая доступ воды в выпускной патрубок, выпуск прекращается.
Давление срабатывания в некоторых моделях клапана можно регулировать путем изменения силы сжатия пружин винтом.
Аналогично работают совмещенные клапаны. Основное отличие — в нормальном положении устройство не препятствует току воды в прямом направлении. При снижении давления и появлении обратного тока устройство закрывается, перекрывая поток. При критичном увеличении давления запорное устройство отжимается, жидкость попадает в выпускной патрубок.
Где устанавливается предохранительный клапан на водонагревателе
Емкость накопительного бойлера — наиболее уязвимый элемент. При выходе из строя системы контроля температуры вода может закипеть. При этом давление в закрытом резервуаре возрастает многократно, что может привести к разрыву бака.
Предохранительный клапан устанавливают в емкость, патрубок выводят на боковую поверхность вертикального бойлера или наверх горизонтального водонагревателя.
На проточные водонагреватели устанавливают клапаны, совмещающие функции обратного и защитного. Устройства монтируют на входном патрубке. Обязательное требование к монтажу — предохранительный клапан должен размещаться до отсекающего крана. В противном случае устройство не сможет защитить от скачка давления при закрытом вентиле.
У нас можно купить проточные водонагреватели «Невский», накопительное оборудование. Все бойлеры укомплектованы встроенными защитными клапанами. Устройства уже настроены на номинальное давление водонагревателей. По запросу доступно оборудование на давление свыше 0,6 МПа. Звоните по номеру или пишите нам на WhatsApp (+7 931 346-88-78), чтобы узнать подробности.
Клапан предохранительный — все о типах, принципе работы и устройстве
Предохранительный клапан — специальное устройство, предназначенное для защиты трубопроводной системы, ее элементов и подсоединенного к ней оборудования от механического разрушения из-за воздействия чрезмерного давления. Он может иметь различную конструкцию и характеристики, работать с разной средой — газообразной, жидкой.
Назначение и устройство предохранительных клапанов
Предохранительные клапаны — устройства прямого действия, работа которых зависит от движения рабочей среды. Конструкция изделия определяется его типом, но все они используются для защиты трубопровода от избыточного давления путем сброса излишков среды в атмосферу или дренажную систему. После того как показатели давления стабилизируются в заданном диапазоне, сброс прекращается.
Чертеж предохранительного клапана
Давление в трубопроводной системе может повышаться из-за внешних или внутренних причин:
- Влияния наружных источников тепловой энергии.
- Нарушения технологии использования подключенного оборудования, сбои в его работе.
- Проблемы при монтаже системы.
- Механическое повреждение труб и т. п.
Предохранительные клапаны предназначены для стабилизации давления в системе и необходимы на всех участках трубопроводов, где возможно возникновение аварии. Их используют при подключении бытового и промышленного оборудования, работающего с высоким давлением. Основная сфера применения — системы отопления, водо- и газоснабжения, подача сжатого воздуха.
Принцип работы предохранительного клапана
Принцип работы предохранительного клапана основан на работе пружины, прижимающей золотник к седлу. При повышении давления в системе свыше установленного сила притяжения уменьшается, золотник отодвигается, и начинается сброс среды через открывшийся клапан. Это нормализует напор в системе, и, когда давление опустится до допустимого предела, запорный элемент снова будет прижат к седлу.
Для закрытия клапана необходимо снижение давления до отметки в ниже уровня нормального давления, поскольку для герметизации системы требуется большее усилие, чем для поддержки его в рабочем положении до открытия.
Классификация предохранительных клапанов
Предохранительные клапаны различаются по принципу действия на:
- Устройства прямого применения, работающие под воздействием рабочей среды. Они отличаются универсальностью и простотой использования.
- Обратного действия, в которых используются датчики давления и управляемая автоматика. Их работа зависит от применения постороннего источника давления или воздействия электричества.
По виду подъема запорного элемента изделия делятся на:
- Пропорционального действия, применяемые для несжимаемых сред. При повышении давления в системе клапан постепенно открывается, равномерно сбрасывая рабочую среду.
- Двухпозиционные, мгновенно открывающиеся на полный ход при достижении системой избыточных показателей давления. Используются при транспортировке сжимающихся газообразных сред.
По виду нагрузки на золотник предохранительные клапаны могут быть:
- рычажно-грузовыми;
- пружинными;
- магнито-пружинными.
Существуют также специальные аварийные предохранительные устройства, предназначенные для специализированного промышленного оборудования.
Различия в конструкциях
Конструкция предохранительных клапанов может быть различной. Различают изделия с одним седлом или двумя, расположенными рядом друг с другом.
По высоте подъема предохранительные клапаны подразделяются на:
- Малоподъемные, у которых высота подъема составляет примерно 0,05 диаметра седла. Из-за свойственной им минимальной пропускной способности они не используются на промышленных трубопроводах с большим давлением. Они обладают пропорциональным механизмом срабатывания.
- Полноподъемные, с высотой подъема равной или превышающей диаметра седла. Они работают на двухпозиционном механизме, отличаются повышенной пропускной способностью и сложной конструкцией.
Изделия с полнопроходной конструкцией позволяют оперативно сбросить внушительный объем рабочей среды, из-за чего они используются в особо ответственных комплексах.
Пружинные клапаны
Клапаны пружинного типа применяются в бытовых трубопроводных системах водо-, газоснабжения и отопления. Для прижатия золотника к седлу применяется пружина, регулируемая винтом. Он позволяет настроить предельные значения давления, после достижения которых происходит открытие клапана.
Некоторые модели пружинных клапанов имеют систему принудительного ручного открытия для проверки работоспособности изделия. Но, изделия, предназначенные для работы в опасных условиях среды, не могут оснащаться ручной продувкой.
Эти клапаны применяются в различных условиях среды. Пружины и седла, контактирующие с агрессивными жидкостями и газами, покрываются специальными антикоррозионными составами. Герметичность штока обеспечивается двойным сальниковым уплотнением из фторопласта или резины.
Рычажно-грузовые клапаны
Устройства с подобной конструкцией используют для противодействия силе напору земное притяжение. Вес груза через рычаг переходит к золотнику, уравновешивая его, пока значение давления не опустится до допустимого.
Предохранительный клапан рычажно-грузового типа
Они устанавливаются в определенном положении относительно горизонта (указывается в сопроводительной документации завода-производителя). Не могут применяться на передвижных объектах. Габариты изделия зависят от давления в системе — чем оно выше, тем больше рычаги. Чтобы избежать возникновение вибраций, используются двухседельные предохранительные клапаны небольших габаритов. Для регулировки таких устройств применяются специальные груза на рычаге.
Магнито-пружинные клапаны
Устройства магнитно-пружинного типа обладают обратным действием и приводятся в действие соленоидом. При нормальном давлении в системе электромагнит/мощная пружина прижимает запорный орган к седлу, а при избыточных показателях напора напряжение на катушке автоматически отключается. Это приводит к отжатию золотника и открытию затвора.
Существует исполнение клапана с соленоидом, прижимающим и отжимающим золотник под действием давления с противоположным направлением. При отключении питания оборудование будет работать, как пружинный тип.
Основное преимущество таких устройств — отсутствие необходимости в физическом доступе к системе для задания порогового значения давления. Оно регулируется в параметрах управляющей программы.
Магнитно-пружинные клапаны отличаются надежностью, удобством эксплуатации и возможностью применения в сложных промышленных установках.
Схема и принцип действия предохранительного клапана
Преимущества использования
Предохранительные клапаны применяются для нормализации давления в системе и широко распространены в разных областях промышленности. К их достоинствам можно отнести:
- Длительный срок службы.
- Простота конструкции, подсоединения к трубопроводной системе, эксплуатации.
- Большой выбор рабочих параметров.
- Множество конструктивных вариаций и исполнений для различных рабочих сред, в том числе — агрессивных.
- Использование в разных климатических условиях.
- Возможность установки в горизонтальном или вертикальном положении в зависимости от типа конструкции.
При выборе предохранительного клапана необходимо вычислить предельно допустимые показатели давления. Для этого нужно знать производительность насосного оборудования, объем и рабочую температуру транспортируемой среды, скорость срабатывания. Выбирается место и метод монтажа на трубопроводе.
Технические требования к предохранительным клапанам
Изделия этого типа изготавливаются в соответствии со следующими нормативными документами:
- ПБ «Правила безопасности для сосудов и установок давления»
- Американский стандарт для сосудов под давлением «Boiler & Pressure Vessel Code».
- ГОСТ «Национальный стандарт по предохранительным клапанам».
Проектированием и выпуском предохранительных клапанов могут заниматься только компании, имеющие соответствующую аккредитацию. К изготовлению аварийной арматуры предъявляются особые требования, поскольку их неправильная работа может привести к угрозе производственной и общественной безопасности. Все клапаны должны отвечать нормам ГОСТ и ПБ.
Пример чертежа предохранительного клапана
Основные технические требования к клапанам — надежность и безотказность.
- Оперативное срабатывание при пороговом значении давления.
- Плотное закрытие клапана при понижении напора.
- Хорошая пропускная способность системы.
- Высокая герметичность.
- Безотказная работа в течение всего гарантийного срока службы и заданного заводом количества срабатывания.
Все клапаны должны проходить периодическую проверку на работоспособность, герметичность уплотнений. Для этого их демонтируют и осматривают в аккредитованных лабораториях, допускается проведение испытаний на месте эксплуатации.