Предохранительные клапаны - как они работают

Предохранительный клапан используется для защиты системы от избыточного давления. Избыточное давление возникает, когда давление превышает максимально допустимое рабочее давление или давление, на которое рассчитана система. Предохранительные клапаны могут открываться очень быстро по сравнению с разгрузочными клапанами. Предохранительный клапан открывается от заданного давления, сначала клапан открывается немного, после чего открывается полностью, чтобы нежелательное давление было удалено из системы как можно быстрее.

Предохранительные клапаны используются для предотвращения повышения давления, приводящего к неисправностям, пожарам или взрывам. Предохранительные клапаны имеют только механические части, поэтому они используются, когда электронные или пневматические устройства безопасности выходят из строя. Предохранительный клапан полностью приводится в действие средой системы, сохраняя ее работоспособность при отключении электроэнергии.

Типы предохранительных клапанов
Существуют различные типы предохранительных клапанов: клапаны с пружинным механизмом, клапаны со сбалансированным сильфоном и предохранительные клапаны с пилотным управлением. Каждый тип имеет свои преимущества в конкретной ситуации.

Пружинный механизм
Этот предохранительный клапан является наиболее часто используемым вариантом, его называют предохранительным клапаном прямого действия, поскольку он удерживается в закрытом состоянии только пружиной. Преимуществом этого типа является то, что они доступны для диапазона давления примерно от 1 до 1400 бар. Механизм состоит из сопла, пружины и макового клапана .

Открытие и закрытие предохранительного клапана определяется балансом между усилием пружины и входным усилием. Другими словами, силой воздействия среды на поппет-клапан. Входная сила определяется давлением на входе и доступной площадью поверхности золотникового клапана: F = P*A. Важной характеристикой предохранительных клапанов является то, что они полностью открываются в течение короткого периода времени, чтобы достичь максимальной продувочной способности за минимальное время. Это возможно благодаря тому, что конический клапан имеет больший диаметр, чем сопло. Как только давление на входе становится достаточно высоким, поппет-клапан поднимается (задувается). В этот момент поверхность поппет-клапана, на которую может попасть среда, становится больше. Это приводит к возникновению входного усилия, значительно превышающего усилие пружины, и клапан полностью открывается.

Стандартные версии имеют плоский поппет-клапан, но существуют версии для определенных типов газов и жидкостей. Основное отличие заключается в форме корончатого клапана; в этих версиях корончатый клапан оснащен расширительной камерой (см. рис. 3). Эта камера обеспечивает больший лифт (подъем поппет-клапана) и будет открыта в течение более короткого времени. Эти версии в основном используются в тех случаях, когда допустимое избыточное давление невелико.

Существуют специальные версии для несжимаемых и сжимаемых сред и газов/паров. Предохранительные клапаны для газов и паров часто открываются до достижения заданного давления и открываются как минимум на 50% подъема при давлении срабатывания Предохранительные клапаны такого типа имеют существенный недостаток: они очень восприимчивы к противодавлению. Это противодавление может повлиять на безопасность клапана. Следующий рассмотренный тип предохранительных клапанов гораздо более устойчив к противодавлению.

Сбалансированный сильфон
Предохранительные клапаны с пружинным механизмом чувствительны к противодавлению. Для этой цели были изготовлены специальные версии, в которые были встроены металлические сильфоны. Сильфон обеспечивает противодавление на одинаково большую поверхность в верхней и нижней части клапана. В результате противодавление не влияет на работу клапана.

Кроме того, в этом варианте пружинный механизм всегда изолирован от рабочей среды, поэтому нежелательное влияние на силу пружины исключено. Пространство, в котором находится пружина, также удаляется в атмосферу. Пример предохранительного клапана со сбалансированным сильфоном приведен на рисунке 4. Обратите внимание, что этот вариант работает только до определенного противодавления. Типичные предохранительные клапаны со сбалансированным сильфоном работают до максимального противодавления 15,9 бар (по манометру).

Предохранительный клапан с пилотным управлением
Третий тип предохранительного клапана - это предохранительный клапан с пилотным управлением. В этом типе предохранительный клапан удерживается на сопле под действием давления на входе. Чем выше рабочее давление, тем плотнее прижимается к соплу основной штоковый клапан.

Преимуществом направляющего аппарата является то, что давление срабатывания может быть ближе к рабочему давлению без утечек или нежелательных отверстий. Наиболее важные компоненты :

направляющая пружина ;
Направляющий пластинчатый клапан;
Основная пружина;
Клапан основной пластины ;
Регулировочная ручка.

Пока давление на входе ниже заданного, клапан остается закрытым. Как только давление на входе поднимается выше давления срабатывания, направляющая перемещается в открытое положение, позволяя среде течь к выходу через пилотную трубку. Это вызывает перепад давления на главном клапане, заставляя его двигаться вверх, обеспечивая свободный поток среды к выходу. Когда давление на входе снова падает ниже давления срабатывания, клапан снова закрывается.

vitrum-media.ru