Клапан предохранительный прямого действия: Клапаны предохранительные прямого действия М-ПКА0

Клапаны предохранительные прямого действия М-ПКА0

                Клапаны предохранительные прямого действия имеют следующие исполнения по давлению:

                М-ПКА-3,2-00 – на 10 МПа;

                М-ПКА-3,2-01 – на 20 МПа;

                М-ПКА-3,2-02 – на 32 Мпа.

Пример условного обозначения клапанов: климатическое исполнение УХЛ

Состав клапанов

Устройство и работа клапанов

                Масло подводится через отверстие в седле 2 (см. рис. 2) под клапан 3.

                При повышении давления в гидросистеме выше усилия настройки пружины 6 клапан 3, преодолевая сопротивление пружины 6, перемещается вправо и соединяет линию давления с линией слива, что приводит к падению давления в гидросистеме.

Рис. 1. Общий вид клапанов

Рис. 2. Условное графическое изображение клапанов

                При понижении давления в гидросистеме ниже давления настройки пружины 6 клапан 3 перемещается влево, перекрывая поток масла на слив, что приводит к повышению давления в гидросистеме до настроенной величины.

Инструкция по эксплуатации

Указания мер безопасности

                К обслуживанию клапанов могут допускаться рабочие, хорошо ознакомленные с их устройством и правилами эксплуатации.

                Эксплуатация клапанов на критических параметрах, превышающих номинальные параметры технических характеристик, не рекомендуется.

                Для предотвращения несчастных случаев необходимо: регулярно производить внешний осмотр соединений гидросистемы;

                Производить систематическую проверку контрольно-регистрирующей аппаратуры;

                Не допускается ремонтных работ при работающей гидросистеме;

                Регулярно производить замену фильтрующих элементов гидросистемы.

Рис. 4. Схема испытания клапанов:

1 – насос; 2 – дроссель; 3 – манометр; 4 – испытуемый клапан; 5 – основной клапан; 6 – золотник реверсивный; 7 – расходометр; 8 – предохранительный клапан; 9 – бак

Порядок установки

                Перед установкой клапанов необходимо снять транспортные заглушки из внутренней полости, слить консервационную жидкость, затем промыть клапаны рабочей жидкостью.

                Допускается устанавливать клапаны в вертикально, горизонтальном и наклонном положениях.

                При установке клапанов необходимо обеспечить легкий доступ к регулировочному винту.

                Клапаны стыковой поверхностью крепятся к монтажной плите, чистота и геометрическая точность поверхности которой должны обеспечить плотное прилегание клапанов.

Общие указания по эксплуатации

                В гидросистеме необходимо предусмотреть устройство для удаления воздуха, нарушающего нормальную работу клапанов и всей гидросистемы в целом.

                Во время эксплуатации необходимо следить за чистотой масла (загрязняющие масла частицы, попадая на рабочие поверхности деталей клапанов, могут привести к неустойчивости их работы).

                При регулировании давления необходимо следить, чтобы давления не сливе не превышало 0,15 МПа.

                Каждый клапан, находящийся в эксплуатации, должен иметь паспорт, в котором фиксируется количество отработанных часов, режим работы (температура рабочей жидкости, давление настройки, поток, цикличность нагружения).

Основные технические характеристики

Предохранительные клапаны

Принцип действия предохранительного клапана основан на уравновешивании внешней силой (пружиной) давления жидкости, действующего на клапан, который под действием этой силы плотно (герметично) перекрывает проходной канал.

Предохранительные клапаны имеют разнообразные конструкции:

— шарикового,
— конусного и
— плунжерного типов.

В самоходных машинах часто применяются предохранительные клапаны прямого и непрямого действия.

Предохранительные клапаны прямого действия (одноступенчатые):

Предохранительные клапаны прямого действия имеют простую конструкцию и жесткие статические характеристики срабатывания, существенно зависящие от давления и расхода жидкости. Они обладают достаточным быстродействием вследствие небольшой массы подвижных деталей. На стабильность статической характеристики клапанов отрицательно влияют силытрения и нелинейность характеристики длинной пружины. Поэтому такие клапаны периодически регулируют в процессе эксплуатации.
Предохранительные клапаны прямого действия применяют в случаях эпизодического действия и при средних расходах (dy < 25 мм).

При больших расходах и высоком давлении (более 25 МПа) значительно увеличиваются габаритные размеры, поэтому целесообразнее применять клапаны непрямого действия.

Первичные предохранительные клапаны прямого действия применяют в напорных секциях гидрораспределителей, клапанных блоках и коробках, в качестве вторичных клапанов. На рис. 1 приведена конструкция предохранительных клапанов прямого действия.

Рис.1.

Предохранительные клапаны прямого действия:

Предохранительные клапаны непрямого действия (двухступенчатые):

Предохранительные клапаны непрямого действия имеют статические характеристики, почти не зависящие от изменения расхода и давления в широком диапазоне. Они приспособлены для гидравлического демпфирования, поэтому обладают лучшей устойчивостью и малым гистерезисом, более простым способом обеспечивается дистанционное управление разгрузкой, но для некоторых случаев применения их быстродействия недостаточно, особенно с повышением вязкости рабочей жидкости при низкой температуре.

Конструкция предохранительных клапанов непрямого действия более сложная, а изготовление более трудоемкое, но вследствие указанных преимуществ они находят широкое применение, особенно в гидроприводах самоходных машин с высоким номинальным давлением.

Статические и динамические свойства предохранительных клапанов и стабильность их работы в процессе эксплуатации существенно влияют на надежность и технический ресурс самоходных машин с гидравлическим приводом! Поэтому, при проектировании машины, на эти агрегаты гидропривода следует обращать повышенное внимание.
Следует иметь в виду, что в конструкции клапанов давления с сервоуправлением применяют запорно-регулирующие элементы с гидравлическим уравновешиванием некоторой части усилия, развиваемого давлением жидкости, и с гидравлическим демпфированием резонансных явлений, создающих сопротивление возбуждающему усилию, пропорциональное скорости перемещения запорно-регулирующего элемента. Клапаны давления непрямого действия с короткими и жесткими пружинами менее подвержены вибрации, чем клапаны давления прямого действия с длинными пружинами.

На рис. 2 приведена конструкция предохранительные клапаны непрямого действия.

Рис.2.

Предохранительный клапан непрямого действия:

Клапаны давления выпускаются как в корпусном, так и в патронном исполнении. Последние устанавливаются непосредственно в корпус гидрораспределителей, клапанных коробок, блоков и т.п.

Составители:
Московский Государственный автомобильно-дорожный институт,
Министерство транспорта РФ, Главгостехнадзор России.

Наша группа в Telegram

Быстрая связь с редакцией в WhatsApp!

Теги: Сервис и компоненты

Заметили ошибку? Выделите участок текста и нажмите Ctrl+Enter, чтобы оповестить редакцию сайта.

типов предохранительных клапанов | Спиракс Сарко

Дом
/
Узнать о паре
/

Типы предохранительных клапанов

Содержимое

• Предохранительные клапаны

• Типы предохранительных клапанов

• Выбор предохранительного клапана

• Размер предохранительного клапана

• Установка предохранительного клапана

• Альтернативные средства защиты растений и терминология

Назад, чтобы узнать о паре

Типы предохранительных клапанов

Полное описание множества различных типов предохранительных клапанов, включая принципы работы, материалы конструкции и аксессуары.

Типы предохранительных клапанов

Существует широкий ассортимент предохранительных клапанов для различных областей применения и рабочих характеристик, предъявляемых в различных отраслях промышленности. Кроме того, национальные стандарты определяют множество различных типов предохранительных клапанов.

Стандарт ASME I и стандарт ASME VIII для котлов и сосудов под давлением, а также стандарт ASME/ANSI PTC 25.3 для предохранительных клапанов и предохранительных клапанов дают следующее определение. Эти стандарты устанавливают рабочие характеристики, а также определяют различные типы используемых предохранительных клапанов:

Клапан ASME I — предохранительный клапан, соответствующий требованиям Раздела I кода сосуда под давлением ASME для котлов, который открывается в пределах 3% избыточного давления и закрытия в пределах 4%. Обычно он имеет два продувочных кольца и обозначается штампом «V» Национального совета.

Клапан ASME VIII — предохранительный предохранительный клапан, соответствующий требованиям Раздела VIII норм ASME для сосудов высокого давления, который открывается в пределах 10 % избыточного давления и закрывается в пределах 7 %. Обозначается штампом «UV» Национального совета.

• Предохранительный клапан низкого подъема — Фактическое положение диска определяет площадь нагнетания клапана.
• Предохранительный клапан полного подъема — Площадь нагнетания не определяется положением диска.
• Полнопроходной предохранительный клапан — Предохранительный клапан, не имеющий выступов в отверстии и в котором клапан поднимается до степени, достаточной для того, чтобы минимальная площадь в любом сечении, на седле или под седлом, стала регулирующим отверстием.
• Обычный предохранительный клапан — Корпус пружины вентилируется на стороне нагнетания, поэтому на рабочие характеристики напрямую влияет изменение противодавления на клапане.
• Сбалансированный предохранительный клапан — Сбалансированный клапан включает в себя средства минимизации влияния противодавления на рабочие характеристики клапана.
• Предохранительный клапан с пилотным управлением — Основное предохранительное устройство совмещено с вспомогательным автоматическим предохранительным устройством и управляется им.
• Предохранительный клапан с механическим приводом — Клапан сброса давления, в котором основное устройство сброса давления объединено с устройством, требующим внешнего источника энергии, и управляется им.

Следующие типы предохранительных клапанов определены в стандарте DIN 3320, который относится к предохранительным клапанам, продаваемым в Германии и других частях Европы:

• Стандартный предохранительный клапан — Клапан, который после открытия достигает степени подъемная сила, необходимая для сброса массового расхода при повышении давления не более чем на 10 %. (Клапан характеризуется хлопковым действием и иногда называется высоким подъемом).
• Предохранительный клапан полного подъема (Vollhub) — Предохранительный клапан, который после начала подъема быстро открывается в пределах 5% повышения давления до полного подъема, что ограничено конструкцией. Величина подъема до быстрого открытия (пропорциональный диапазон) не должна превышать 20%.
• Dir ect Нагруженный предохранительный клапан — Предохранительный клапан, в котором сила открытия под диском клапана противодействует силе закрытия, такой как пружина или груз.
• Пропорциональный предохранительный клапан — Предохранительный клапан, открывающийся более или менее равномерно при увеличении давления. Внезапное открытие в диапазоне подъема 10 % не произойдет без повышения давления. После открытия при давлении не более 10 % эти предохранительные клапаны достигают подъема, необходимого для сброса массового расхода.
• Мембранный предохранительный клапан — Предохранительный клапан с прямой нагрузкой, в котором линейные подвижные и вращающиеся элементы и пружины защищены от воздействия жидкости диафрагмой
• Сильфонный предохранительный клапан — Предохранительный клапан с прямой нагрузкой, в котором скользящие и (частично или полностью) вращающиеся элементы и пружины защищены от воздействия жидкостей с помощью сильфона. Сильфон может иметь такую ​​конструкцию, которая компенсирует влияние противодавления.
• Управляемый предохранительный клапан — Состоит из основного клапана и регулирующего устройства. К ним также относятся предохранительные клапаны прямого действия с дополнительной нагрузкой, в которых до достижения заданного давления дополнительная сила увеличивает усилие закрытия.

EN ISO 4126 перечисляет следующие определения типов предохранительных клапанов:

• Предохранительный клапан — Предохранительный клапан, который автоматически, без помощи какой-либо энергии, кроме энергии соответствующей жидкости, выпускает такое количество жидкости, для предотвращения превышения заданного безопасного давления и который предназначен для повторного закрытия и предотвращения дальнейшего потока жидкости после восстановления условий эксплуатации с нормальным давлением. Примечание; клапан может характеризоваться либо хлопком (быстрым открытием), либо открытием пропорционально (не обязательно линейно) увеличению давления сверх установленного давления.

• Предохранительный клапан с прямой нагрузкой — Предохранительный клапан, в котором нагрузке из-за давления жидкости под диском клапана противодействует только прямое механическое нагружающее устройство, такое как груз, рычаг и груз или пружина.
• Вспомогательный предохранительный клапан — Предохранительный клапан, который с помощью механизированного вспомогательного механизма может быть дополнительно поднят при давлении ниже заданного давления и даже в случае отказа вспомогательного механизма будет соответствовать всем Требования к предохранительным клапанам приведены в стандарте.
• Предохранительный клапан с дополнительным нагружением — Предохранительный клапан, который до тех пор, пока давление на входе в предохранительный клапан не достигнет заданного значения, имеет дополнительное усилие, увеличивающее усилие уплотнения.

Примечание; это дополнительное усилие (дополнительная нагрузка), которое может быть обеспечено за счет внешнего источника энергии, надежно снимается, когда давление на входе в предохранительный клапан достигает давления срабатывания. Величина дополнительной нагрузки устроена таким образом, что, если такая дополнительная нагрузка не будет снята, предохранительный клапан достигнет своей сертифицированной пропускной способности при давлении, не превышающем максимально допустимое давление защищаемого оборудования более чем в 1,1 раза.

• Предохранительный клапан с пилотным управлением — Предохранительный клапан, работа которого инициируется и управляется жидкостью, выходящей из пилотного клапана, который сам по себе является предохранительным клапаном с прямой нагрузкой, на который распространяются требования стандарта.

В следующей таблице приведены характеристики различных типов предохранительных клапанов, установленных различными стандартами.

Обычные предохранительные клапаны

Общая характеристика определений обычных предохранительных клапанов в различных стандартах заключается в том, что на их рабочие характеристики влияет любое противодавление в системе нагнетания. Важно отметить, что общее противодавление формируется из двух компонентов; наложенное противодавление и повышенное противодавление:

• Наложенное противодавление — статическое давление, существующее на стороне выхода закрытого клапана.
• Накопленное противодавление — Дополнительное давление, создаваемое на стороне выхода, когда клапан разгружается.

Следовательно, в обычном предохранительном клапане только наложенное противодавление будет влиять на характеристику открытия и установленное значение, но комбинированное противодавление будет изменять характеристику продувки и значение повторной посадки.

Стандарт ASME/ANSI делает дополнительную классификацию, согласно которой обычные клапаны имеют корпус пружины, вентилируемый на стороне нагнетания клапана. Если корпус пружины вентилируется в атмосферу, любое избыточное противодавление все равно будет влиять на рабочие характеристики. Это видно из рисунка 9.2.1, на котором показаны принципиальные схемы клапанов, корпуса пружин которых вентилируются на нагнетательную сторону клапана и в атмосферу.

Рассматривая силы, действующие на диск (с площадью AD), можно увидеть, что необходимая сила открытия (эквивалентная произведению давления на входе (PV) и площади сопла (AN)) представляет собой сумму силы пружины (FS) и сила противодавления (PB), действующая на верхнюю и нижнюю часть диска. В случае корпуса пружины, вентилируемой на стороне нагнетания клапана (стандартный предохранительный клапан ASME, см. рис. 9)..2.1 (a)), требуемое усилие открывания составляет:

PV AN = FS + PB AD — PB (AD — AN ), что упрощает уравнение 9.2.1 

Таким образом, любое избыточное противодавление будет увеличивать усилие закрытия, а входное давление, необходимое для подъема диска, больше.

В случае клапана, корпус пружины которого выходит в атмосферу (рис. 9.2.1b), требуемое усилие открытия составляет:

Таким образом, наложенное противодавление действует вместе с давлением в сосуде, преодолевая силу пружины, и давление открытия будет меньше, чем ожидалось.

В обоих случаях, если существует значительное избыточное противодавление, его влияние на заданное давление необходимо учитывать при проектировании системы предохранительного клапана.

Когда клапан начинает открываться, необходимо также учитывать влияние накопленного противодавления. Для обычного предохранительного клапана с корпусом пружины, вентилируемой на нагнетательной стороне клапана, см. рисунок 9.2.1 (а), влияние накопленного противодавления можно определить, рассмотрев уравнение 9.2.1 и отметив, что, как только клапан начинает открываться, входное давление представляет собой сумму заданного давления PS и избыточного давления PO.

(P _S + P _O ) A _N = F _S + P _B AN, что упрощает уравнение 9.2.3

Таким образом, наложенное противодавление действует вместе с давлением в сосуде, преодолевая силу пружины, и давление открытия будет меньше, чем ожидалось.

В обоих случаях, если существует значительное избыточное противодавление, его влияние на заданное давление необходимо учитывать при проектировании системы предохранительного клапана.

Как только клапан начинает открываться, также необходимо учитывать влияние избыточного противодавления. Для обычного предохранительного клапана с корпусом пружины, вентилируемой на нагнетательной стороне клапана, см. рисунок 9.2.1 (а), влияние накопленного противодавления можно определить, рассмотрев уравнение 9.2.1 и отметив, что, как только клапан начинает открываться, входное давление представляет собой сумму заданного давления PS и избыточного давления PO.

(P _S + P _O ) A _N = F _S + P _B AN, что упрощает уравнение 9.2.3

Уравновешенные предохранительные клапаны

Уравновешенные предохранительные клапаны — это клапаны, в которых предусмотрены средства устранения воздействия противодавления. Для этого можно использовать две основные конструкции:

Сбалансированный предохранительный клапан поршневого типа.

Хотя существует несколько вариантов поршневого клапана, они обычно состоят из диска поршневого типа, движение которого ограничивается вентилируемой направляющей. Площадь верхней поверхности поршня, AP, и площадь седла сопла, AN, должны быть равными. Это означает, что эффективная площадь верхней и нижней поверхностей диска, подверженных противодавлению, одинакова, и, следовательно, любые дополнительные силы уравновешиваются. Кроме того, крышка пружины вентилируется, так что верхняя поверхность поршня подвергается атмосферному давлению, как показано на рис. 9..2.2.

При рассмотрении сил, действующих на поршень, становится очевидным, что на этот тип клапана больше не действует противодавление:

Сбалансированный предохранительный клапан сильфонного типа.

Сильфон с эффективной площадью (AB), эквивалентной площади седла сопла (AN), крепится к верхней поверхности диска и к направляющей шпинделя.

Расположение сильфона предотвращает противодавление, действующее на верхнюю сторону диска в области сильфона. Площадь диска, выходящая за пределы сильфона, и площадь противоположного диска равны, поэтому силы, действующие на диск, уравновешены, а противодавление мало влияет на давление открытия клапана.

Вентиляционное отверстие сильфона позволяет воздуху свободно проходить внутрь и наружу сильфона, когда он расширяется или сжимается.

Неисправность сильфона является серьезной проблемой при использовании сбалансированного сильфонного предохранительного клапана, так как это может повлиять на заданное давление и пропускную способность клапана. Поэтому важно, чтобы существовал какой-то механизм для обнаружения любого нехарактерного потока жидкости через вентиляционные отверстия сильфона. Кроме того, некоторые сильфонные уравновешенные предохранительные клапаны включают вспомогательный поршень, который используется для преодоления воздействия противодавления в случае выхода из строя сильфона. Этот тип предохранительного клапана обычно используется только в критических случаях в нефтяной и нефтехимической промышленности.

В дополнение к уменьшению воздействия противодавления сильфон также служит для изоляции направляющей шпинделя и пружины от технологической жидкости, что важно, когда жидкость агрессивна.

Поскольку уравновешенные предохранительные клапаны обычно дороже, чем их неуравновешенные аналоги, они обычно используются только там, где неизбежны коллекторы высокого давления, или в критических приложениях, где требуется очень точная настройка давления или продувки.

Предохранительный клапан с пилотным управлением

Этот тип предохранительного клапана использует саму протекающую среду через пилотный клапан, чтобы приложить закрывающее усилие к диску предохранительного клапана. Пилотный клапан сам по себе является небольшим предохранительным клапаном.

Существует два основных типа пилотных предохранительных клапанов, а именно мембранный и поршневой.

Мембранный тип обычно доступен только для приложений с низким давлением и обеспечивает действие пропорционального типа, характерное для предохранительных клапанов, используемых в жидкостных системах. Поэтому они малоприменимы в паровых системах, поэтому в данном тексте они рассматриваться не будут.

Клапан поршневого типа состоит из основного клапана, в котором используется закрывающее устройство в форме поршня (или затвор), и внешнего управляющего клапана. На рис. 9.2.4 показана схема типового поршневого предохранительного клапана пилотного типа.

Поршень и седло, встроенное в главный клапан, сконструированы таким образом, что площадь нижней части поршня, контактирующая с впускной жидкостью, меньше площади верхней части поршня. Поскольку оба конца поршня подвергаются воздействию жидкости под одинаковым давлением, это означает, что при нормальных условиях работы системы закрывающее усилие, возникающее в результате большей верхней площади, больше, чем входное усилие. Таким образом, возникающая направленная вниз сила прочно удерживает поршень на своем седле.

Если давление на входе возрастет, чистая сила закрытия на поршне также увеличится, обеспечивая постоянное герметичное отсечение. Однако, когда давление на входе достигает установленного значения, пилотный клапан открывается, чтобы сбросить давление жидкости над поршнем. При гораздо меньшем давлении жидкости, действующем на верхнюю поверхность поршня, входное давление создает результирующую направленную вверх силу, и поршень покидает свое гнездо. Это приводит к тому, что главный клапан открывается, позволяя выпустить технологическую жидкость.

Когда входное давление будет достаточно снижено, управляющий клапан снова закроется, предотвращая дальнейший выпуск жидкости из верхней части поршня, тем самым восстанавливая результирующую направленную вниз силу и заставляя поршень снова садиться на свое место.

Предохранительные клапаны с пилотным управлением обеспечивают хорошие характеристики избыточного давления и продувки (достигается продувка 2%). По этой причине они используются там, где требуется небольшой запас между заданным давлением и рабочим давлением в системе. Пилотные клапаны также доступны в гораздо больших размерах, что делает их предпочтительным типом предохранительного клапана для больших мощностей.

Одной из основных проблем, связанных с предохранительными клапанами с пилотным управлением, является то, что соединительные трубы пилотного клапана малого диаметра подвержены закупорке посторонними предметами или из-за скопления конденсата в этих трубах. Это может привести к выходу из строя клапана как в открытом, так и в закрытом положении, в зависимости от того, где происходит засорение.

Предохранительные клапаны полного подъема, высокого подъема и низкого подъема

Термины «полный подъем», «высокий подъем» и «малый подъем» относятся к величине хода, который проходит диск при перемещении из закрытого положения в положение, необходимое для обеспечения сертифицированной пропускной способности, и как это влияет на пропускную способность клапана.

Предохранительный клапан полного подъема — это клапан, в котором диск поднимается настолько, что зона завесы больше не влияет на зону нагнетания. Площадь нагнетания и, следовательно, пропускная способность клапана впоследствии определяются площадью проходного сечения. Это происходит, когда диск поднимается на расстояние не менее четверти диаметра отверстия. Обычный предохранительный клапан с полным подъемом часто является лучшим выбором для общих паровых применений.

Диск предохранительного клапана большого подъема поднимается на расстояние не менее 1/12 диаметра отверстия. Это означает, что площадь завесы и, в конечном счете, положение диска определяют площадь разгрузки. Пропускная способность клапанов с большим подъемом, как правило, значительно ниже, чем у клапанов с полным подъемом, и для заданной пропускной способности обычно можно выбрать клапан с полным подъемом, номинальный размер которого в несколько раз меньше, чем у соответствующего клапана с большим подъемом. , что обычно дает преимущества по стоимости. Кроме того, клапаны с большим подъемом обычно используются на сжимаемых жидкостях, где их действие более пропорционально.

В клапанах с малым подъемом диск поднимается только на 1/24 диаметра отверстия. Площадь нагнетания полностью определяется положением диска, и, поскольку диск поднимается лишь на небольшую величину, пропускная способность, как правило, намного ниже, чем у клапанов полного или большого подъема.

Материалы конструкции

За исключением предохранительных клапанов, единственными частями, смачиваемыми технологической жидкостью, являются входной тракт (сопло) и диск. Поскольку в нормальных условиях предохранительные клапаны срабатывают нечасто, все остальные компоненты могут быть изготовлены из стандартных материалов для большинства применений. Однако есть несколько исключений, в которых необходимо использовать специальные материалы, в том числе:

• Криогенные применения.
• Агрессивные жидкости.
• Где не допускается загрязнение сбрасываемой жидкости.
• Когда клапан выходит в коллектор, содержащий коррозионную среду, выбрасываемую другим клапаном.

Основные компоненты предохранительных клапанов, находящиеся под давлением, обычно изготавливаются из одного из следующих материалов:

• Бронза — Обычно используется для небольших резьбовых клапанов общего назначения с паром, воздухом и горячей водой (до 15 бар). ).
• Чугун — Широко используется для клапанов типа ASME. Его использование обычно ограничивается 17 бар изб.
• Чугун SG — Обычно используется в европейских клапанах и для замены чугуна в клапанах высокого давления (до 25 бари).
• Литая сталь — Обычно используется в клапанах высокого давления (до 40 бари). Клапаны технологического типа обычно изготавливаются из литого стального корпуса с конструкцией аустенитного типа с полным соплом.
• Аустенитная нержавеющая сталь — Используется в пищевой, фармацевтической промышленности или для производства чистого пара.

Для приложений с очень высоким давлением компоненты, работающие под давлением, могут быть выкованы или изготовлены из цельного куска металла.

Для всех предохранительных клапанов важно, чтобы движущиеся части, особенно шпиндель и направляющие, были изготовлены из материалов, которые не подвержены быстрому разрушению или коррозии. Поскольку седла и диски постоянно находятся в контакте с технологической жидкостью, они должны быть устойчивы к эрозии и коррозии.

В технологических процессах для седел и дисков обычно используется аустенитная нержавеющая сталь; иногда они покрыты стеллитом для повышения прочности. Для чрезвычайно агрессивных жидкостей сопла, диски и седла изготавливаются из специальных сплавов, таких как «монель» или «хастеллой».

Пружина является важным элементом предохранительного клапана и должна обеспечивать надежную работу в пределах требуемых параметров. Стандартные предохранительные клапаны обычно используют углеродистую сталь для умеренных температур. Вольфрамовая сталь используется для высокотемпературных неагрессивных применений, а нержавеющая сталь используется для коррозионно-активных или чистых паров. Для работы с высокосернистым газом и при высоких температурах часто используются специальные материалы, такие как монель, хастеллой и инконель.

Варианты и аксессуары для предохранительных клапанов

В связи с широким спектром применений, в которых используются предохранительные клапаны, имеется несколько различных вариантов:

Материал седла

Ключевым вариантом является тип используемого материала седла. Седла металл-металл, обычно изготавливаемые из нержавеющей стали, обычно используются для высокотемпературных применений, таких как пар. В качестве альтернативы упругие диски могут быть прикреплены к одной или обеим посадочным поверхностям, где требуется более плотное отсечение, как правило, для газов или жидкостей. Эти вставки могут быть изготовлены из различных материалов, но наиболее распространенными являются витон, нитрил или EPDM. Вставки с мягким уплотнением обычно не рекомендуются для использования с паром.

Таблица 9.2.2 Материалы седла, используемые в предохранительных клапанах

Рычаги

Стандартные предохранительные клапаны, как правило, снабжены облегчающим рычагом, который позволяет поднимать клапан вручную, чтобы обеспечить его работоспособность при давлении, превышающем 75 % установочного давления. Обычно это делается в рамках обычных проверок безопасности или во время технического обслуживания для предотвращения заедания. Установка рычага обычно является требованием национальных стандартов и страховых компаний для систем с паром и горячей водой. Например, в Кодексе ASME по котлам и сосудам под давлением указано, что предохранительные клапаны должны быть оснащены рычагом, если они будут использоваться для воздуха, воды с температурой выше 60°C и пара.

Стандартный или открытый рычаг — самый простой из доступных рычагов. Обычно он используется в приложениях, где допустима небольшая утечка жидкости в атмосферу, например, в паровых и воздушных системах (см. рис. 9.2.5 (a)).

Если утечка среды недопустима, следует использовать набивной рычаг. При этом используется сальниковое уплотнение, обеспечивающее удержание жидкости внутри крышки (см. Рисунок 9.2.5 (b)).

Для обслуживания, когда рычаг не требуется, можно использовать колпачок, чтобы просто защитить регулировочный винт. При использовании вместе с прокладкой ее можно использовать для предотвращения выбросов в атмосферу (см. рис. 9)..2.6).

Для предотвращения открытия клапана при установленном давлении во время гидравлических испытаний при вводе системы в эксплуатацию можно использовать контрольную заглушку (рис. 9.2.7). После проверки заглушка удаляется и заменяется короткой заглушкой перед вводом клапана в эксплуатацию.

Открытые и закрытые крышки

Если не используется сильфонное или диафрагменное уплотнение, технологическая жидкость попадет в корпус пружины (или крышку).

Количество жидкости зависит от конкретной конструкции предохранительного клапана. Если выброс этой жидкости в атмосферу допустим, корпус пружины может быть выведен в атмосферу – открытая крышка. Обычно это выгодно, когда предохранительный клапан используется с высокотемпературными жидкостями или в котлах, поскольку в противном случае высокие температуры могут ослабить пружину, изменяя заданное давление клапана. Однако использование открытой крышки подвергает пружину клапана и внутренние детали воздействию окружающей среды, что может привести к повреждению и коррозии пружины.

Когда жидкость должна полностью удерживаться предохранительным клапаном (и системой слива), необходимо использовать закрытую крышку, которая не выходит в атмосферу. Этот тип кожуха пружины почти повсеместно используется для небольших резьбовых клапанов и становится все более распространенным во многих диапазонах клапанов, поскольку выброс жидкости, особенно при работе с паром, может быть опасен для персонала.

Сильфонное и диафрагменное уплотнение

Некоторые предохранительные клапаны, чаще всего используемые для воды, имеют гибкую диафрагму или сильфон для изоляции пружины предохранительного клапана и верхней камеры от технологической жидкости (см. рис. 9)..2.9).

Эластомерные сильфоны или диафрагмы обычно используются в системах горячего водоснабжения или отопления, тогда как сильфоны из нержавеющей стали используются в технологических процессах, использующих опасные жидкости.

Начало страницы

Предыдущий — Предохранительные клапаны
Далее — Выбор предохранительного клапана

Основы предохранительных клапанов

ИСТОРИЯ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫХ КЛАПАНОВ

Клапаны сброса давления (предохранительные клапаны) предназначены для открытия при заданном давлении и сброса жидкости до тех пор, пока давление не упадет до приемлемого уровня. Разработка предохранительного клапана имеет интересную историю.

Многие источники считают Дени Папена создателем первого предохранительного клапана (около 1679 г.) для предотвращения избыточного давления в его паровом «варочном котле». Его конструкция сброса давления состояла из груза, подвешенного на плече рычага. Когда сила давления пара, действовавшая на клапан, превышала силу веса, действующего через плечо рычага, клапан открывался. Конструкции, требующие более высокой настройки давления сброса, требовали более длинного плеча рычага и/или большего веса. Эта простая система работала, однако требовалось больше места, и ее можно было легко взломать, что могло привести к избыточному давлению и взрыву. Другим недостатком было преждевременное открытие клапана, если устройство подвергалось колебательным движениям.

Грузовые предохранительные клапаны прямого действия: Позже, чтобы избежать недостатков рычажного устройства, на первые паровозы стали устанавливать грузоподъемные предохранительные клапаны прямого действия. В этой конструкции грузы прикладывались непосредственно к верхней части клапанного механизма. Чтобы удерживать размер грузов в разумных пределах, размер клапана часто был меньше, что приводило к меньшему вентиляционному отверстию, чем требовалось. Часто происходил взрыв, когда давление пара росло быстрее, чем вентиляционное отверстие могло сбросить избыточное давление. Подпрыгивающие движения также преждевременно снижают давление.

Пружинные клапаны прямого действия: Тимоти Хакворт считается первым, кто использовал пружинные клапаны прямого действия (около 1828 г. ) на своем локомотиве под названием «Ройял Джордж». Тимоти использовал аккордеонное расположение листовых пружин, которые позже были заменены винтовыми пружинами, чтобы приложить усилие к клапану. Усилие пружины можно точно отрегулировать, отрегулировав гайки, удерживающие листовые пружины.

Усовершенствования конструкции пружинного предохранительного клапана прямого действия продолжались и в последующие годы в ответ на широкое использование паровых котлов для выработки тепла и питания локомотивов, речных судов и насосов. Паровые котлы сегодня менее распространены , но предохранительный клапан по-прежнему является критически важным компонентом в системах с сосудами под давлением для защиты от повреждения или катастрофического отказа.

Каждое приложение имеет свои уникальные требования, но прежде чем мы приступим к процессу выбора, давайте рассмотрим принципы работы типичного предохранительного клапана прямого действия.

ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЕ КЛАПАНЫ В РАБОТЕ

Предохранительный клапан состоит из трех функциональных элементов:

1. ) Клапанный элемент, обычно подпружиненный тарельчатый клапан.
2. ) Чувствительный элемент, обычно диафрагма или поршень.
3. ) Эталонный силовой элемент. Чаще всего пружина.
    

Во время работы предохранительный клапан остается нормально закрытым до тех пор, пока давление на входе не достигнет желаемого установочного давления. Клапан откроется, когда будет достигнуто заданное давление, и продолжит открываться дальше, пропуская больший поток по мере увеличения избыточного давления. Когда давление на входе падает на несколько фунтов на квадратный дюйм ниже установленного давления, клапан снова закрывается.

(1) ЭЛЕМЕНТ КЛАПАНА (тарельчатый клапан)

Чаще всего в предохранительных клапанах в качестве элемента клапана используется подпружиненный «тарельчатый» клапан. Тарелка включает в себя эластомерное уплотнение или, в некоторых конструкциях высокого давления , уплотнение из термопласта, которое предназначено для уплотнения седла клапана. При работе пружина и давление вверх по потоку воздействуют на клапан противоположными силами. Когда сила давления перед клапаном превышает силу пружины, тарелка отходит от седла клапана, что позволяет жидкости проходить через выпускное отверстие. Когда давление на входе падает ниже заданного значения, клапан закрывается.

(2) ЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ (поршень или диафрагма)

Конструкции поршневого типа часто используются, когда требуется более высокое давление сброса, когда важна прочность или когда давление сброса не должно поддерживаться с жесткими допусками . Поршневые конструкции имеют тенденцию быть более медленными по сравнению с конструкциями с диафрагмой из-за трения от уплотнения поршня. В приложениях с низким давлением или когда требуется высокая точность, предпочтительным является тип диафрагмы. В мембранных предохранительных клапанах используется тонкий элемент в форме диска, который используется для определения изменений давления. Обычно они изготавливаются из эластомера, однако в особых случаях используется тонкий гофрированный металл. Диафрагмы практически устраняют трение, присущее поршневым конструкциям. Кроме того, для определенного размера предохранительного клапана часто можно обеспечить большую площадь чувствительности с помощью конструкции с диафрагмой, чем это было бы возможно с конструкцией поршневого типа.

(3) ЭЛЕМЕНТ ОПОРНОЙ СИЛЫ (пружина)

Элементом опорной силы обычно является механическая пружина. Эта пружина воздействует на чувствительный элемент и закрывает клапан. Многие предохранительные клапаны спроектированы с регулировкой, которая позволяет пользователю регулировать уставку давления сброса, изменяя усилие, действующее на эталонную пружину.

КОНСТРУКТИВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ

Давление сброса
Ожидаемое давление сброса является важным фактором при выборе продукта, наиболее подходящего для применения.

Требования к потоку
Какова максимальная скорость потока, необходимая приложению? Насколько сильно меняется скорость потока? Конфигурация переноса и эффективные отверстия также являются важными факторами.

Используемая жидкость (газ, жидкость, токсичная или легковоспламеняющаяся)

Прежде чем выбирать материалы, наиболее подходящие для вашего применения, следует учитывать химические свойства жидкости. Каждая жидкость будет иметь свои уникальные характеристики, поэтому необходимо тщательно выбирать соответствующие материалы корпуса и уплотнения, которые будут контактировать с жидкостью. Части предохранительного клапана, контактирующие с жидкостью, называются «смачиваемыми» компонентами. Если жидкость является легковоспламеняющейся или опасной по своей природе, предохранительный клапан должен обеспечивать ее безопасный сброс.

Размер и вес

Во многих высокотехнологичных приложениях пространство ограничено, и важным фактором является вес. Некоторые производители специализируются на миниатюрных компонентах, и с ними следует проконсультироваться. Выбор материала, особенно компонентов корпуса предохранительного клапана, будет влиять на вес. Также внимательно рассмотрите размеры порта (резьбы), стили регулировки и варианты монтажа, так как они будут влиять на размер и вес.

Во многих высокотехнологичных приложениях пространство ограничено, и важным фактором является вес. Некоторые производители специализируются на миниатюрных компонентах, и с ними следует проконсультироваться. Выбор материала, особенно компонентов корпуса предохранительного клапана, будет влиять на вес. Также внимательно рассмотрите размеры порта (резьбы), стили регулировки и варианты монтажа, так как они будут влиять на размер и вес.

Материалы
Доступен широкий ассортимент материалов для работы с различными жидкостями и рабочими средами. Обычные материалы компонентов клапана сброса давления включают латунь, пластик и алюминий. Также доступны различные марки нержавеющей стали (например, 303, 304 и 316). Пружины, используемые внутри предохранительного клапана, обычно изготавливаются из музыкальной проволоки (углеродистой стали) или нержавеющей стали.

Латунь подходит для большинства распространенных применений и обычно экономична. Алюминий часто указывается, когда учитывается вес. Пластик рассматривается, когда в первую очередь важна низкая стоимость или требуется одноразовый предмет. Нержавеющие стали часто выбирают для использования с агрессивными жидкостями, когда важна чистота жидкости или когда рабочие температуры будут высокими.

Не менее важна совместимость материала уплотнения с жидкостью и диапазоном рабочих температур. Buna-N является типичным уплотнительным материалом. Некоторые производители предлагают дополнительные уплотнения, в том числе: фторуглерод, EPDM, силикон и перфторэластомер.

Температура
Материалы, выбранные для предохранительного клапана, должны быть не только совместимы с жидкостью, но и должным образом функционировать при ожидаемой рабочей температуре. Основная проблема заключается в том, будет ли выбранный эластомер правильно функционировать в ожидаемом диапазоне температур. Кроме того, рабочая температура может повлиять на пропускную способность и/или жесткость пружины в экстремальных условиях.

ВАРИАНТЫ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНОГО КЛАПАНА BESWICK

Компания Beswick Engineering производит четыре типа предохранительных клапанов, которые лучше всего подходят для вашей области применения. RVD и RVD8 представляют собой предохранительные клапаны на основе диафрагмы, которые подходят для более низкого давления сброса. Клапаны RV2 и BPR имеют поршневую конструкцию.

Максимальное давление источника

1. Модель RVD может использоваться с входным давлением до 80 фунтов на кв. дюйм
2. Модель RVD8 может использоваться с входным давлением до 80 фунтов на кв. дюйм
3. Модель RV2 может использоваться при входном давлении до 500 фунтов на кв. дюйм
4. Модель BPR может использоваться при входном давлении до 500 фунтов на кв. дюйм

Диапазон давления сброса диапазон фунтов на квадратный дюйм. Пожалуйста, свяжитесь с нами, если вам нужна более высокая настройка.

Материалы конструкции
Доступен широкий ассортимент материалов, но они различаются между моделями.

1. RVD: нержавеющая сталь 303 и 316, латунь и алюминий
2. RVD8: нержавеющая сталь 303 и латунь
3. RV2: нержавеющая сталь 303 и 316 и латунь
4. BPR: нержавеющая сталь 303, латунь и алюминий

   Размер

   1. RVD: Впускные и выпускные порты 10-32 UNF внутренние
   2. RVD8: впускной порт состоит из четырех отверстий диаметром 3/64 дюйма, а выпускной порт имеет внешний диаметр 10-32 UNF
   3. RV2: впускной и выпускной порты имеют внутренний диаметр 10-32 UNF
   4. BPR: впускной и выпускной порты имеют размеры 10-32 Внутренний UNF для большинства моделей
      Тип 2: Выходное отверстие имеет наружную резьбу 1/8-27 NPT (которая также имеет внутреннюю резьбу 10-32).