Клапан предохранительный воздушных компрессоров

Назначение предохранительного клапана компрессора

Предохранительный обратный клапан для компрессора: виды, конструкция, изготовление своими руками

Для того чтобы обеспечить корректную работу компрессорных установок, применяемых сегодня практически везде, используют целый ряд дополнительных технических устройств, одним из которых является обратный клапан для компрессора. Такой клапан, которым сегодня комплектуется преимущественное большинство компрессорных установок, также защищает их от преждевременного выхода из строя и обеспечивает плавный запуск.

Обратный клапан на компрессоре

Назначение, особенности конструкции и сферы применения

Обратный клапан, устанавливаемый на выходном отверстии головки компрессорного устройства, пропускает сжатый воздух только в одном направлении – к ресиверу или любому другому резервуару. Таким образом, данный клапан предотвращает возврат сжатого воздуха, находящегося в ресивере или других элементах пневмосистемы, обратно в компрессор. Наиболее велик риск возврата сжатого воздуха из пневмосистемы во внутреннюю часть компрессора в моменты перерыва в работе устройства (если нагнетательные клапаны компрессора неплотно прилегают к седлам), а также в момент его запуска в работу.

Конструкцию типового компрессорного клапана составляют следующие элементы:

металлический корпус;
входное отверстие, которое закрывается клапаном (чтобы предотвратить перекос последнего в процессе его работы, на нем специально выполняют направляющие ребра);
резиновое кольцо;
пружина, которая надевается на направляющие выступы клапана;
пробка;
уплотнительные прокладки.

Устройство обратного клапана компрессора

В корпусе обратного клапана, кроме отверстия, которым он при помощи штуцера соединяется с компрессором, имеется еще одно: к нему подключается клапан разгрузки компрессора. Назначение такого предохранительного клапана на компрессоре состоит в том, чтобы не допустить превышения допустимого давления в рабочей камере.

Принцип работы обратных компрессорных клапанов заключается в следующем.

Сжатый воздух, создаваемый компрессором, поступает во входное отверстие клапана.
Под воздействием давления сжатого воздуха сжимается пружина, открывая клапан и пропуская воздух в пневмосистему.
После выключения компрессора и падения давления воздуха в рабочей камере пружина разжимается и перекрывает воздушную магистраль.

Принцип работы воздушного обратного клапана

Если давление воздуха в рабочей камере в тот момент, когда компрессор отключают, превышает допустимое значение, срабатывает клапан предохранительный, также установленный на выходе из устройства. В конструкции разгрузочного или предохранительного клапана компрессора используется запирающий элемент шарикового типа, прижимаемый к краям впускного отверстия специальной пружиной. Если усилие, создаваемое на такой шарик сжатым воздухом, превышает то, на которое отрегулирована пружина, клапан открывается, за счет чего и осуществляется нормализация давления.

Предохранительные клапаны в пневмосистемах могут устанавливаться и на резервуарах, в частности на ресиверах. В данном случае назначение таких клапанов состоит в том, чтобы не допустить снижения давления сжатого воздуха, закачанного в резервуар.

Латунные обратные клапаны для компрессорных установок

Устройства, работающие по принципу обратного клапана, то есть отсекающие поток рабочей среды при его движении не в том направлении, используются в различных сферах. В частности, они применяются для установки в:

системах, предназначенных для всасывания жидких сред;
трубопроводах, по которым транспортируются горячие газы;
трубопроводных системах, используемых в холодильных установках;
системах кондиционирования и вентиляции;
канализационных системах.

Обратные клапаны, применяемые в системах по транспортировке жидких сред, предназначены для того, чтобы не допустить попадания этих сред в компрессор, который может от этого прийти в негодность. При транспортировке горячих газов данные устройства также используются для того, чтобы не допустить попадания газов к остальным элементам системы.

Обратный клапан (сифон) для кондиционера. Предназначен для подключения дренажного трубопровода к центральной канализации

Обратные клапаны, которые устанавливаются в системах кондиционирования, решают одновременно две важных задачи:

обеспечивают целенаправленный проход хладагента от теплой части испарителя к холодной;
предотвращают образование обратной конденсации.

Очень активно такие устройства используются в вентиляции, где они также решают несколько задач:

улучшение тяги в вентиляционной системе в том случае, если она состоит из нескольких разветвленных участков;
предотвращение попадания в помещения холодного воздуха с улицы;
защита помещений, обслуживаемых вентиляционной системой, от посторонних запахов;
защита помещения производственного назначения от попадания в их атмосферу токсичных и взрывоопасных сред;
предотвращение попадания в помещение продуктов горения, если в здании, в котором такое помещение расположено, произошло возгорание.

Обратный клапан для вентиляции представляет собой закрепленную на оси лопасть

Воздушный клапан обратного действия, используемый в вентиляционных системах, устанавливается не только в производственных и офисных помещениях, торговых центрах и других зданиях общественного назначения, но и в многоквартирных домах. Он защищает квартиры от посторонних запахов, отсекая поток воздуха, поступающий извне.

Основные разновидности

Обратные клапанные системы в зависимости от своей конструкции могут быть:

прямого типа;
угловыми;
пружинными;
шариковыми;
устанавливаемыми при помощи фланцев;
створчатыми;
монтируемыми при помощи пайки;
изготовленными под разборотовку.

Обратный клапан прямого типа для станций высокого давления

Материал изготовления также может различаться, что зависит от того, с какими средами такое устройство будет контактировать в процессе эксплуатации. В частности, это могут быть как металлические сплавы различного типа, так и пластик.

В зависимости от типа используемого запорного элемента обратные клапаны могут быть:

с запорным элементом, выполненным в виде плоского клапана;
шариковыми;
мембранными;
лепестковыми;
с гравитационной решеткой.

Устройства последних трех типов применяются для установки в вентиляционных системах. Среди обратных и предохранительных клапанов, устанавливаемых на компрессоры, наибольшей популярностью пользуются устройства шарикового типа, так как они менее критично относятся к загрязнениям, присутствующим в рабочей среде.

Обратные клапаны с конусным (а), плоским (б) и сферическим (в) запорными элементами

Среди наиболее современных клапанных систем следует отметить устройства электромагнитного типа, в которых движением клапана управляет не пружина, а электромагнит. Между тем из-за достаточно высокой стоимости и не слишком большой надежности такие устройства не пользуются высокой популярностью, уступая более дешевым и проверенным временем пружинным аналогам.

Как изготовить обратный клапан для компрессора своими руками

На современном рынке предлагается большое разнообразие обратных клапанов для компрессоров различного типа и мощности. Между тем при желании сэкономить можно изготовить клапан для компрессора своими руками. Для того чтобы сделать такой клапан, необязательно знать устройство воздушного компрессора, достаточно понимать, как такой компрессор работает. Более того, вам не потребуются дорогостоящие расходные материалы и сложное оборудование, а также специальные знания, навыки и опыт выполнения работ подобного плана.

Чтобы изготовить обратный воздушный клапан для ресивера, компрессора, вакуумной камеры или любого другого элемента пневмосистемы, вам понадобятся следующие материалы и инструменты:

обычный штуцер или сгон с резьбой на 15;
штуцеры, которыми оснащаются шланги для подключения сантехнических устройств;
болт диаметром 3 мм и длиной 40–50 мм;
две гайки соответствующего диаметра;
кусочек резины, отрезанный от старой автомобильной камеры;
пружина, диаметр которой соответствует поперечному размеру болта;
стандартный набор слесарных инструментов.

Штуцер для клапана можно взять со старого сантехнического или газового шланга

Изготавливается обратный клапан на компрессор своими руками по следующему алгоритму.

Из металлического листа небольшой толщины вырезается прямоугольная пластинка, которая будет выступать в качестве ограничителя для болта, используемого для фиксации клапана. В средней части такой пластины просверливается отверстие, в которое должен свободно проходить болт.
На торцевой части штуцера-сгона выпиливается посадочное место, на которое будет опираться фиксирующая пластинка.
Из куска автомобильной камеры вырезается клапан соответствующего диаметра, в средней части которого выполняется отверстие под болт.
На болт надевается металлическая пластинка-фиксатор, пружина, а затем на его резьбовую часть накручивается гайка, надевается резиновый клапан, который через шайбу фиксируется второй гайкой.
Собранная конструкция вставляется в штуцер-сгон и фиксируется с двух сторон гайками, снятыми с сантехнического шланга.

То давление, при котором будет срабатывать такой обратный клапан, регулируется жесткостью пружины. Конечно, устройство, изготовленное по вышеописанной схеме, отличается простейшей конструкцией, однако работает оно достаточно эффективно и может быть использовано для оснащения компрессоров и вакуумных камер.

Предохранительный клапан

Любая система, работающая под давлением, нуждается в защите от перегрузок по давлению, возникающих в нештатных или аварийных ситуациях. Для этого применяются предохранительные клапаны. Они различаются по конструкции и характеристикам, для каждой установки — газовой или жидкостной — можно подобрать подходящую предохранительную арматуру.

Назначение

Основное назначение предохранительного клапана – защита системы от повышенного давления, которое может привести к ее повреждению или даже разрушению. Клапан сбрасывает излишки рабочей среды при превышении предельного значения ее напора. Сброс происходит в дренажную систему или в атмосферу. После того, как давление в системе упадет до нормального, предохранительный клапан закрывается и сброс прекращается.

Принцип действия клапанов

Принцип работы любого предохранительного клапана чрезвычайно прост. Запирающий элемент прижимается к седлу пружиной. По мере роста давления оно начинает превозмогать силу сжатия пружины, сжимая ее и отодвигая запорный элемент от седла. В открытый просвет устремляются излишки жидкости или газа. По мере выхода напор снижается, пружина отжимает запорный элемент обратно к седлу.

Устройство закрывается и готово к следующему рабочему циклу. Сила сжатия пружины, а, следовательно, порог срабатывания регулируется винтом.

Классификация предохранительных клапанов

Специалисты классифицируют устройства по различным параметрам.

Прямого. Это классический механический предохранительный клапан.
Непрямого. Используется датчик давления, автоматика управления, дистанционно управляемый вентиль. Датчик с вентилем могут быть разнесены по разным местам конструкции.

По способу открытия затвора:

пропорционального (для малосжимаемых рабочих сред);
двухступенчатые (для газов).

По способу нагружения золотника:

Существуют и другие типы аварийных предохранительных клапанов, применяемых в специальных промышленных установках.

Различия в конструкциях

Устройство различных предохранительных клапанов может различаться. Так, большая часть арматуры выпускается с одним седлом. Можно встретить и конструкции, в которых два седла (и два штока с пружинами) установлены рядом.

По отношению высоты подъема запорного элемента к его диаметру различают:

малого подъема: до 1/20;
среднего подъема: до 1/4;
полного подъема: свыше 1/4.

Чем выше степень подъема, тем быстрее срабатывает устройство. Малоподъемные модели применяются для жидкостей, там, где не требуется сбрасывать большие объемы для снижения давления до нормального. В них высота подъема пропорциональна напору среды. Полноподъемные называют также двухпозиционными. Они имеют два положения: «Открыто» и «Закрыто» и предназначены для:

жидкостных систем высокого давления;
газов.

Такая конструкция позволяет быстро сбросить значительный объем газа или жидкости и применяется в особо ответственных установках и технологических комплексах.

Самые серьезные конструктивные различия наблюдаются в способах приложения нагружающей силы к запорному органу.

Пружинные клапаны

Наиболее распространены в бытовых системах- водонагревательных, водопроводных, отопительных. Золотник прижимается к седлу силой сжатой пружины. Изменяя степень предварительного сжатия пружины регулировочным винтом, можно настраивать ее на разные предельные значения. Многие модели снабжаются рычагом принудительного ручного открытия затвора для того, чтобы время от времени проверять работоспособность. Для устройств, работающих в опасных и вредных для здоровья средах, ручная контрольная продувка не предусматривается. Пружины, седла и камера устройств, работающих в агрессивных жидкостях и газах, покрывается специальными антикоррозийными покрытиями.

Шток, проходящий через корпус, уплотняется двойным сальником из особо стойких материалов (специальные сорта резины, фторопласт), исключающим в нормальных условиях проникновение агрессивных веществ в помещение.

Рычажно-грузовые клапаны

Такие конструкции для противодействия силе напора используют силу земного притяжения. Они могут монтироваться только в строго определенном производителем положении относительно горизонта и не допущены к применению на транспортных средствах и других подвижных объектах. Вес груза передается через рычаг штоку золотника, уравновешивая его до тех пор, пока давление в трубопроводе ниже порогового.

При больших значениях напора заметно увеличиваются габариты рычагов и грузов. Кроме того, они могут входить в резонанс и создавать высокие уровни вибрации.

Чтобы избавиться от этих эффектов, и применяют двухседельные клапаны, каждый из которых невелик по габаритам и весу. Регулировка таких устройств проводится добавлением или удалением части груза, размещенного на рычаге. Они отличаются стабильностью параметров работы и отсутствием эффекта старения пружин, снижающих их упругость.

Магнито-пружинные клапаны

Современные конструкции относятся к изделиям непрямого действия. Запорный элемент приводится в действие соленоидом. В нормальном положении электромагнит прижимает его к седлу, а по достижении предельного напора автоматика управления отключает напряжение на катушке индуктивности. Давление среды отжимает золотник и затвор открывается.

В другой конструкции прижатие осуществляется мощной пружиной, а по достижении порогового значения напора управляющая команда включает соленоид, и он поднимает клапан.

Существует исполнение, в котором соленоид и прижимает золотник, и отжимает его под действием противоположно приложенного напряжения. В случае отключения питания устройство продолжает работать как обычное пружинное.

Главное преимущество магнитных устройств — для задания порогового значения нет необходимости в физическом доступе к арматуре. Порог можно изменить в настройках программы управления в зависимости от текущей ситуации или особенности данной стадии технологического процесса.

Такие конструкции стоят существенно дороже своих механических аналогов, но многократно окупают себя в сложных промышленных установках с большим чистом параметров и влияющих друг на друга элементов.

Технические требования к предохранительным клапанам

Основное требование, предъявляемое к аварийной арматуре- это надежность и четкость срабатывания. Достигается это за счет:

Быстрое открытие при достижении порога срабатывания.
Достаточная пропускная способность при открытии.
Четкое закрытие при снижении напора до допустимого уровня.
Гарантия герметичности и отсутствие утечек при нормальном напоре до и после срабатывания.
Безотказность в течении паспортного срока эксплуатации и проектного числа срабатываний. Стабильность параметров упругих элементов и качества поверхностей золотника и седла.

Вся предохранительная арматура обязательно должна периодически испытываться на работоспособность, целостность и качество уплотнений. Для этого ее демонтируют и направляют в сертифицированную поверочную лабораторию или испытательный центр. Для предохранителей, работающих в сложных установках непрерывного цикла, допускается проверка на месте. Ее проводят методом испытания в действии.

Правила и стандарты

Применение предохранительной арматуры регулируется национальными и отраслевыми стандартами, правилами эксплуатации и техническими указаниями.

Для сосудов, работающих под давление, применяют следующие регламентирующие документы:

(ПБ 03-576-03). Правила безопасности для сосудов и установок давления.
«Boiler & Pressure Vessel Code» Американский стандарт.
ГОСТ 24570-81 Национальный стандарт по предохранительным клапанам.

Системы, защищаемые аварийной арматурой, в случае их нештатной работы или аварии, представляют собой значительную угрозу производственной и общественной безопасности. Поэтому их проектирование, комплектация, монтаж, эксплуатация курируются уполномоченными органами, следящими за соблюдением требований правил и стандартов на всех этапах жизненного цикла оборудования. В РФ это поручено Ростехнадзору.

Выбор аварийной арматуры

При проектировании системы водоснабжения, отопления или технологической установки необходимо четко определить предельные значения давления, допустимые для ее компонентов или участков сети. При этом учитываются такие параметры, как:

производительность бойлера или главного насоса;
объем и рабочая температура рабочей среды;
особенности ее циркуляции.

Исходя их этого, определяют тип, сечение, пропускную способность, пороговое значение срабатывания, скорость срабатывания и время возвращения в исходное состояние, а также количество и места монтажа предохранительной арматуры.

В бытовых отопительных системах чаще всего применяются пружинные клапаны. Для жидкостных сред вполне достаточно использовать устройства низкого или среднего подъема. Пропускная способность должна обеспечивать быстрый сброс напора до допустимых величин.

Конструкция корпуса определяется местом сброса излишнего количества рабочей среды. Если она будет сбрасывать непосредственно в окружающую среду- достаточно клапана открытого типа. Если сброс должен происходить в дренаж- потребуется корпус с выходным патрубком соответствующего типа присоединения. Чаще всего используют резьбовой или ниппельное.

Ни в коем случае нельзя приобретать клапан с завышенным относительно расчетного порогом срабатывания. Такое устройство не откроется в нужный момент. Это может привести к повреждению оборудования или даже к полной аварии системы.

Источник