Предохранительный клапан для бойлера: устройство конструкции, принцип работы и правила монтажа

Устройство и принцип действия клапана

Конструкция клапана чрезвычайно проста. Корпус изготавливается из качественной водопроводной латуни по технологии горячего штампования из двух литых деталей в полутвердом состоянии. Общее устройство предохранительного клапана показано на рисунке:

Главный рабочий элемент клапана – пружина. Ее упругость определяет силу давления, которое должно воздействовать на мембрану, закрывающую проход наружу. Последняя в нормальном положении находится в седле с уплотнителем, поджатая пружиной. Верхним упором для пружины служит металлическая шайба, закрепленная на штоке, чей конец прикручен к пластмассовой рукоятке. С ее помощью осуществляется регулировка клапана. Мембрана и уплотнительные элементы выполняются из полимерных материалов, пружина – из стали.

Весь этот нехитрый механизм действует так. В обычном (дежурном) режиме, пока параметры теплоносителя находятся в заданных пределах, мембрана закрывает вход во внутреннюю камеру. Как только возникает ситуация, близкая к аварийной и давление в системе отопления частного дома возрастает, пароводяная смесь начинает подпирать мембрану. В определенный момент сила давления теплоносителя преодолевает упругость пружины, открывает мембрану, попадает в камеру, а из нее – наружу через боковое отверстие.

Когда некоторое количество воды покинет систему, давление снизится настолько, что не сможет противостоять пружине и мембрана снова закроет проход. Случается, что срабатывание механизма происходит циклично, особенно если тепловой агрегат работает на пределе и температура теплоносителя близка к максимальной (90—95 ºС). На практике, когда подрывной клапан для котла срабатывает очень часто, он теряет герметичность и начинает подтекать.

Если вами обнаружены свежие следы потеков из предохранительного механизма, то это явный признак работы теплогенератора в экстремальном режиме либо наличия неисправностей в системе отопления, например, в расширительном баке.

Виды предохранительных клапанов

Описанная выше традиционная подрывная конструкция несовершенна. Пружинный механизм, приводимый в действие чрезмерным давлением, не отличается точностью и может сработать с опозданием, когда температура в котловом баке достигла 100 °С и выше, то есть, началось кипение. Конечно, можно пытаться регулировать изделие винтом или менять настройки (есть версии с регулировочным колпачком), но это не всегда дает нужный эффект.

Момент второй: предохранительный клапан для котла защищает его от разрушения, но не от перегрева. Ведь сброс теплоносителя не позволяет охладить отопительный агрегат, если горение в топке продолжается. И последнее: в системах отопления открытого типа подобные устройства вообще бесполезны, поскольку вода в них может закипеть без повышения давления.

Ведущие производители отопительной арматуры предлагают изделия современной разработки, лишенные перечисленных недостатков, — клапаны теплового сброса. Эти защитные элементы реагируют не на увеличение напора воды в системе, а на повышение ее температуры до критического уровня. Есть 3 разновидности таких устройств:

• сбросные с выносным датчиком температуры;
• комбинированное устройство с температурным датчиком и контуром подпитки;
• то же с прямой установкой в трубопровод.

Принцип работы у всех разновидностей один: пружинный механизм с мембраной (или двумя) приводится в действие от сильфона с термочувствительной жидкостью, существенно расширяющейся при нагреве. Таким способом клапаны теплового сброса довольно точно реагируют на достижение критической температуры. Предлагаем рассмотреть каждый из них подробнее.

Элемент с выносным датчиком

Изделие представляет собой тот же пружинный механизм, встроенный в корпус с двумя патрубками для подключения к подающей магистрали и сбросу в канализацию. Шток, открывающий тарелку и дорогу теплоносителю, проводится в движение мехами (2 группы – основная и резервная). При перегреве воды (от 95 до 100 °С) на них нажимает термочувствительная жидкость, идущая из колбы датчика по капиллярной трубке. Конструкция элемента безопасности показана на рисунке:

Температурный клапан включается в обвязку твердотопливного котла тремя способами:

• с охлаждением через водяной контур теплогенератора;
• то же, через специальный аварийный теплообменник;
• сброс теплоносителя с автоматической подпиткой.

Первая схема, изображенная ниже, применяется для двухконтурных отопительных установок, подогревающих воду для ГВС. Когда датчик, вмонтированный под обшивку ТТ-котла, воздействует на механизм, то горячая вода из контура сливается в канализацию, а ее место занимает холодная из водопровода. Какие бы ни были причины аварии, такая проточная система быстро охладит котловую рубашку и предотвратит последствия.

Змеевик ГВС двухконтурного котла может служить как нагревателем, так и охладителем в случае перегрева. Для защиты достаточно подключить тепловой клапан по схеме

Вторая схема предназначена для теплогенераторов со встроенным аварийным теплообменником для охлаждения в случае перегрева. Такие агрегаты выпускают европейские бренды Atmos, Di Dietrich и другие.

Пример подключения сбросного элемента через штатный теплообменник смотрите на видео:

Последняя схема реализуется только вместе с системой автоматической подпитки, поскольку здесь клапан сбрасывает теплоноситель, а не охлаждающую воду.

Для чего нужен предохранительный клапан

Чтобы разобраться, для чего устанавливают клапан на водонагревателе, стоит вспомнить школьную программу. По закону физики вода при нагреве расширяется. Жидкость находится внутри герметичной емкости. Если отсутствует разбор воды, давление повышается, и бак может разорвать. Не допустить аварию поможет предохранительный клапан для бойлера, стравливающий лишнюю жидкость из емкости.

На форумах можно встретить информацию, где советуют просто не ставить обратный клапан. Тогда и монтаж клапана сброса избыточного давления воды делать не надо. По их мнению, когда появится избыток давления, часть воды уйдет обратно в трубопровод. Частично совет правильный, но система будет работать, пока стабильно функционирует водопровод. Ошибочность совета заключается в трех причинах:

• не существует стабильно работающих водопроводов без поломок;
• без обратного клапана в пустой трубопровод уйдет вся вода с бака;
• оголенный ТЭН будет нагревать воздух внутри пустой емкости.

Теперь рассмотрим конечный результат возникшей проблемы. При аварии водопровода трубы остаются пустые. Обратного клапана на входящем патрубке нет, и вода с накопительного бака беспрепятственно стекает в систему. Термостат при понижении температуры включит ТЭН. Без воды нагреватель просто перегорит, но это только половина проблемы.

Существует другая опасность. ТЭН раскалился, и в водопроводе появляется вода. Внутри бака резко образуется большое количество пара и избыточное давление, не успевающее стравиться обратно в трубопровод. Бак гарантированно разорвет в нескольких местах. Кипяток польется в квартиру. По этой причине лучше не мудрить, а просто установить сбросной клапан для воды.

Применение предохранительных устройств

Для обеспечения безопасной работы предохранительный фитинг является обязательным элементом любой системы, работающей под давлением.

В зависимости от назначения они могут устанавливаться в следующих местах:

1. Горячее водоснабжение и отопление. Предохранительный клапан для системы отопления устанавливается на трубопроводах после подающего насоса. Так как горячая вода агрессивна, сброс должен направляться в безопасное место, обычно в канализацию. При больших расходах количество агрегатов может доходить до 2 и больше.
2. Фитинг сантехнический для водопровода холодной воды устанавливается в трубопроводах водоснабжения питьевой водой. Сброс производится непосредственно на землю. Фитинг сантехнический для водопровода
3. Гидросистема. В качестве рабочей жидкости используются гидравлические масла. Гидросистема служит для привода рабочих механизмов: гидромоторов, гидроцилиндров. Предохранительный фитинг устанавливается на трубах, или может быть в составе насоса или гидрораспределителя. Сброс масла производится в сливную магистраль.
4. Трубопроводы газоснабжения. Повышение напора в трубах может привести к аварийной ситуации – это отрыв пламени от горелок, накапливание излишка газа и взрыв в помещении. Поэтому арматура устанавливается сразу после регулятора напора, а сброс производится в атмосферу.
5. Система воздушная, компрессоры. Защитное устройство устанавливается в корпусе компрессора, сброс происходит в атмосферу.

Предохранительный фитинг компрессора

Как слить воду через клапан?

Обычно вода сливается при диагностике поломок. Однако существуют и другие ситуации, когда это процедура необходима.

1. Дачные бойлеры. В конце дачного сезона сливать воду необходимо во избежание замерзания. Игнорирование условия приведет к разрыву бойлера в зимний период.
2. Авария. В данном случае потребуется освободить емкость бойлера от воды, чтобы устранить неисправности в водопроводной системе.

Некоторые установки не рассчитаны на длительное простаивание без воды. Данная информация указывается в руководстве по эксплуатации. В данном случае на выручку приходит бутылочная вода.

Используя предохранительный клапан, слив воды осуществляется более размеренно и безопасно. Чтобы освободить емкость надо выполнить ряд манипуляций.

1. Устройство нагрева пребывает под определенным уровнем давления, поэтому необходимо перекрыть запорный элемент впуска холодной воды. Далее следует постараться максимально выпустить воду через кран.
2. После того, как вода полностью уйдет, краник перекрывается. На клапане есть рычаг. Слив начнется сразу же после попадания воздуха в бак. Если водонагреватель оснащен пробкой – ее необходимо вынуть. Если технического отверстия нет – открывается дополнительный краник для вывода воды. Он располагается на патрубке.
3. Воздушные массы попадают внутрь, и вода сливается через носик на предохранительном клапане.

Слив – процесс долгий, но не требует больших усилий и особых навыков. Водонагреватель на 50-80 литров опустеет, примерно, спустя 1,5 – 2 часа. В случае, если в клапане имеются накопления ила, то слив воды будет длиться от 3 до 4 ч.

Читайте так же:

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.

Преимущества применения предохранительных клапанов

Сбросные клапаны активно используются для предохранения от возникновения неполадок в системах, работающих под высоким давлением. Преимущества использования клапанов, обеспечивающих нормализацию давления в системе, очевидны:

• Невысокая цена устройства при длительном сроке эксплуатации.
• Простота конструкции и легкость в эксплуатации.
• Несложность монтажа и выбора рабочих настроек.
• Разнообразие типов и габаритных размеров позволяет подобрать наиболее подходящий сбросной клапан в зависимости от технических характеристик системы.
• Возможность использования устройств в агрессивной среде.
• В зависимости от типа устройства бывают клапаны, которые устанавливаются как в горизонтальном, так и в вертикальном положении.

Предохранительный клапан – относительно недорогой и надежный элемент, который является обязательной частью любой системы, работающей под высоким давлением. Правильный выбор предохранительного устройства, профессиональный монтаж, своевременное обслуживание и устранение неполадок обеспечит бесперебойное функционирование системы на протяжении длительного времени.

Расчет избыточного давления

Что это такое и зачем это нужно?

Расчет пропускной способности клапана избыточного давления производится согласно Приложению З СП 5.

Он предполагает расчет минимальной суммарной площади отрытых проемов для помещений с установленной газовой АУПТ. Приложение З как раз и приводит нам методику расчета.

Эта методика дает нам ответ, нужен монтаж КСИД или нет.

Для примера приводим расчеты минимальной площади открытых проемов помещений разных объемов при использовании сжиженного газа.

Во всех этих случаях установка КСИД не требуется.Из таблицы мы видим, что для избежания монтажа КСИД нам нужна большая величина негерметичности помещения.

Принцип работы

Пока не достигнуто максимальное рабочее давление, на которое настроен клапан, сила пружины (или рычажно-противовесного механизма) прижимает запорный элемент к седлу. Когда напор рабочей среды продолжает расти, он становится способным преодолеть сопротивление пружины и сжать ее, отжимая одновременно запорный элемент от седла.

При этом открывается просвет для движения рабочей среды в сторону выходного патрубка. После выхода части среды давление в системе падает, и силы сжатия пружины снова хватает для прижатия запорной тарелки к седлу.

Клапан закрывается. Многоразовые устройства, чаще всего используемые в бытовых системах, становятся готовы к следующему рабочему циклу.

В особо ответственных контурах устанавливают одноразовые клапаны, требующие вмешательства сервисной службы для возобновления работы. Это делается для того, чтобы система, в которой случился выброс давления рабочего вещества, была обязательно осмотрена и продиагностирована для определения и устранения причины сбоя.

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.

Предохранительные клапаны и их описание: особенности регулировки давления и настройки

Иногда возникают неприятные обстоятельства, когда система отопления дает сбой, и давление начинает колебаться. Если давление не регулировать, последствия могут быть опасными. Чтобы не допустить такого, отопительную систему и систему подачи горячей воды следует оснащать предохранительными клапанами. Что это такое, и как они работают – мы и расскажем в этом материале.

Виды предохранительных клапанов

В системе отопления предохранительный клапан выполняет защитную функцию с целью не допустить высокого давления

Особенно это важно для котлов парового типа

Давление поднимается чаще всего вследствие таких причин:

• отказ автоматических систем регулировки давления;
• резкое повышение температуры окружающей среды и появление пара.

Предохранительные изделия в основном бывают двух видов:

• пружинные;
• рычажно-грузовые.

В рычажно-грузовых конструкциях действию давления на золотник противодействует груз, его сила передается посредством рычага на шток. Он перемещается по длине рычага, и можно таким способом регулировать силу давления золотника к седлу. Далее он открывается, когда рабочая среда начинает давить на нижнюю часть золотника с усилием больше, чем сила рычажного натиска и вода уходит через патрубок.

А пружинные предохранительные агрегаты работают с помощью электромагнитного привода. На шток золотника оказывает давление пружина, и регулировка происходит путем смены степени сжатия пружины.

Небольшие системы отопления лучше всего сочетаются с пружинными изделиями, их преимущества в этом случае такие:

• компактность;
• настройка способна меняться лишь при использовании инструментария;
• шток золотника может иметь разное положение;
• возможность комбинации с другими изделиями.

По принципу работы предохранительные клапаны разделяются на такие:

• приборы прямого действия;
• непрямого;
• двухпозиционного.

Предохранительный клапан прямого действия может открываться только под давлением рабочей среды, непрямого – под влиянием источника давления.

А по типу подъема запора устройства бывают:

• малоподъемными;
• среднеподъемными;
• полноподъемными.

Материалы изготовления

Предохранительные изделия могут быть изготовлены из таких материалов:

• латунь;
• сталь;
• оцинкованная сталь;
• нержавейка.

Предохранительный латунный муфтовый клапан для котла оснащен резьбой с двух сторон, с входной стороны есть прокладка. Механизм при этом пружинный. Давление извне может усилить блокировку. После сборки конструкции ее опрессовывают, поэтому клапан данного типа очень надежен и доступен в плане стоимости.

Клапан предохранительно-запорный также может работать в канализационной системе с целью защиты от давления обратного потока.

Особенности трехходовых клапанов

Назначение и принцип работы трехходовых предохранительных клапанов несколько отличается от других вариантов и вот ключевые их отличия:

• применение допустимо в низкотемпературных системах отопления для охлаждения носителя;
• есть возможность регулировать изделие вручную или с помощью электропривода;
• наличие одного входного и двух выходных отверстий;
• для регулировки потока есть специальная заслонка в виде шара или штока, который направляет его в нужное отверстие.

Такие клапаны чаще всего применяются в системах отопления, которые включают в себя «теплые полы». Таким способом вода для обогрева полов будет гораздо прохладнее, чем вода в радиаторе.

Для изготовления трехходовых предохранительных клапанов применяют:

Латунные конструкции наиболее распространены при установке домашних систем отопления, а стальные и чугунные больше характерны для более крупных установок промышленного назначения.

Также стоит обратить внимание да взрывной предохранительный клапан, который способен предотвратить взрыв горючих газов или угольной пыли. Они сделаны таким способом, что если вещество взрывается, то повреждается лишь мембрана конструкции, а трубопровод остается невредимым

Устройство

В обычную конфигурацию аварийной арматуры включают:

• Корпус с входным и выходным патрубком. В литом корпусе отформована рабочая камера и седло клапана.
• Запорный элемент- диск, шар или конус, в нормальном положении прижатый к седлу и закрывающий проход для рабочей среды.
• Шток- стержень, к которому прикреплен запорный элемент.
• Упругий элемент- пружина или (реже) мембрана, реагирующая на давление среды и в зависимости от него изменяющая свое положение в пространстве. Оказывает давление на запорный элемент.
• Элемент регулировки. Чаще всего- регулировочный винт, изменяющий упругость пружины и силу ее давления.

Устройство может содержать и дополнительные элементы, такие, как электромагнитный или пневматический привод, датчики, манометры, панели управления и т.п.

Заключение

Такой элемент системы отопления как аварийный клапан для сброса давления – простое и надежное устройство

При выборе обратите внимание на параметры и качество изготовления изделия. Также важна правильная настройка устройства, поскольку от этого зависит, будет ли клапан вовремя срабатывать в аварийной ситуации

Клапан для сброса давления — надежное средство в непредвиденной ситуации

Наличие регулярно появляющихся подтеков на клапане – повод к его замене. Если клапан часто работает, рекомендуется отрегулировать отопительную систему – это может быть связано с недостаточностью объема расширительного бака. В таком случае устанавливают дополнительный бачок.

Сегодня хотел долить воду в систему ГВС газового котла Arderia 2.16 по инструкции, но не получилось – как стояло на единице, так и стоит.

На одном форуме написали, что «давление холодной воды подаваемой в котёл меньше давления отопительной в системе отопления».

Как сбросить давление в системе отопления?

И системы отопления разные и причины того самого избыточного давления и методы сброса давления могут быть разными.

То есть в начале надо определиться из-за чего растёт давление (причина).

Если это закрытая система отопления, возможно у Вас слишком мощный циркуляционный насос, установите менее мощный, давление будет в норме.

Возможно проблемы в расширительном баке, к примеру вышла из строя мембрана, или объём расширительного бака не большой, при монтаже системы отопления были допущены ошибки в расчётах.

Причиной избыточного давления , может быть и наличие воздуха в контуре системы отопления.

Возможно вышли из строя краны Маевского (если да, то их надо менять полностью), если нет, откройте их и стравите воздух,

Проблемы с краном подпитки, решение тоже, кран меняется на новый, и давление нормализуется.

Проблемы с автоматикой котла, повреждён теплообменник и.т.п.

Вот это в целом, но есть индивидуальные моменты (надо смотреть по месту), найдёте причину по которой растёт давление, сможете его нормализовать.

Такая ситуация может сложиться по ряду причин и по Вашему описанию так сразу и не скажешь в чем дело. Тут нужно анализировать поведение системы. В грамотно построенных системах манометры устанавливают на входе и выходе из котла, а особенно предусмотрительные люди врезают манометры в систему еще и в нижнем и верхнем сегментах системы, на входе и выходе насоса. Таким образом, получаем максимальный контроль системы, появляется пища для размышлений и анализа ситуации.

Пойдем от простого к более сложному. Давление в системе могло возрасти по причине, например:

• механического засорения системы. Качество теплоносителя играет важнейшую роль в работе всей системы. Жесткая вода с содержанием солей и минеральных веществ при нагреве будет образовывать накипь и осадок – используйте специальную обессоленную воду,
• воздушной пробки (может помочь использование крана Маевского, который помогает стравить лишний воздух или воду прямо с радиатора),
• может на каком-либо участке прикрутили задвижку (скажем, дети игрались),
• из-за неплотно закрытого крана в систему медленно, но верно поступает дополнительная вода извне,
• повысили температуру теплоносителя – он расширился,
• при монтаже были допущены ошибки ( например, не соблюдены требования к диаметрам труб – больший на выходе, меньший на входе в теплообменник),
• огрехи в работе насоса (к примеру, чрезмерная мощность или какая-либо поломка).

При монтаже отопительной системы в трубопровод врезают несколько манометров. С помощью данных измерительных приборов контролируют рабочее давление в системе отопления. В случае фиксации отклонений от нормируемых значений принимаются меры по устранению причин, вызвавших изменения в работе системы. Критичным считается падение уровня давления на 0,02 МПа. Оставлять без внимания перепады давления в системе отопления ни в коем случае нельзя, так как это негативно сказывается на эффективности обогрева помещения, работе установленного оборудования и сроке его эксплуатации. В период подготовки к новому отопительному сезону проводятся опрессовочные работы, во время которых в системе создается избыточное давление для выявления «слабых» участков и их заблаговременного ремонта. Протестированная таким образом система позволяет быть уверенным в том, что все ее элементы способны выдержать гидравлические удары, возникающие в теплосети.