Предохранительный клапан представляет собой трубопроводную арматуру, созданную для защиты оборудования и труб от повреждений, вызванных избыточным давлением. Это достигается за счёт автоматического сброса излишков жидкостей, паров и газов из систем и сосудов, превышающих допустимые уровни давления. Клапан также обязан прекращать сброс вещества, как только рабочее давление нормализуется. Он функционирует напрямую от давления рабочей среды, как и большинство других защитных устройств и прямодействующих регуляторов.
Устройство предохранительного клапана отличается своей простотой. Оно состоит из следующих элементов:
- корпуса, который может быть выполнен из латуни, бронзы или стали;
- механизма защиты, представляющего собой пружину или рычаг;
- запорного компонента, который бывает в виде золотника или плиты.
Принципы работы клапанов предохранительных являются основой для обеспечения безопасности в различных системах. Эти устройства, предназначенные для защиты оборудования от разрушительного давления, функционируют на принципе автоматического сбрасывания избыточного давления. Когда давление в системе достигает заранее заданного уровня, клапан распахивается, позволяя тем самым жидкости или газу выйти и нормализовать давление.
Опасные уровни давления могут возникать как от внешних факторов (неправильное функционирование оборудования, передача тепла и т.д.), так и от внутренних процессов, непредусмотренных нормальной эксплуатацией. Поэтому предохранительные клапаны устанавливаются на разнообразном оборудовании, особенно в промышленных и бытовых системах, работающих под давлением.
Существует множество типов защитной арматуры, однако клапаны наиболее распространены благодаря их простой конструкции и лёгкости в настройке. Основными частями клапана являются запорный элемент и задатчик, влияющий на его работу. Когда клапан закрыт, баланс сил между рабочим давлением и задатчиком сохраняется, а при увеличении давления происходит сброс рабочей среды через клапан.
Конструкция предохранительных клапанов разнообразна, но наиболее распространены пружинные и мембранные типы. Пружинные клапаны работают на основе силы, создаваемой пружиной, которая удерживает клапан в закрытом состоянии до достижения предельного давления. Мембранные клапаны, в свою очередь, используют гибкую мембрану, что делает их более чувствительными к изменениям давления.
Ниже - устройство межфланцевого обратного клапана.
Клапан фланцевый, поворотный
Клапан по умолчанию находится в закрытом состоянии благодаря рабочему давлению среды в системе трубопроводов. При увеличении этого давления возрастает нагрузка на активный элемент, что приводит к уменьшению силы притяжения золотника к седлу. Как только эта сила становится равной нулю, происходит выравнивание внешних воздействий, что инициирует открытие запорного клапана. Этот процесс может происходить как мгновенно, так и постепенно, в зависимости от конструкции устройства. В результате наблюдается частичная утечка рабочей среды из трубопровода. В то же время внутреннее давление начинает уменьшаться, а при достижении установленного уровня клапан снова закрывается. Обычно это происходит, когда давление опускается на 10-15 процентов ниже нормы. Такое поведение обусловлено инерцией и необходимостью приложить усилие, значительно превышающее то, что требовалось для поддержания клапана в закрытом состоянии.
Эффективность работы предохранительных клапанов зависит от их правильной установки и регулярного обслуживания. Неправильная настройка или засорение могут привести к серьезным авариям. Поэтому так важно следить за техническим состоянием оборудования и соблюдать рекомендации производителя.
Предохранительные клапаны играют ключевую роль в обеспечении безопасной работы промышленных систем, и их принципы работы следует изучать и внедрять на практике для минимизации рисков.