Клапан сброса избыточного давления: виды, устройство, принцип работы и монтаж аварийного клапана для воды

Каждый знает, что работа системы отопления, так сказать, по определению связана с высокими температурами воды или иного жидкого теплоносителя. Достаточно иметь элементарные понятия в термодинамике, чтобы представлять, что нагрев жидкости в каком-то замкнутом объеме будет вызывать значительный рост давления. Получается довольно небезопасная система, для эксплуатации которой необходимо предусматривать какие-то защитные устройства.

Предохранительный клапан в системе отопления

Именно таким устройством, обеспечивающим безопасность работы котельного оборудования, и является предохранительный клапан в системе отопления. В квартирах, подключённых к центральной системе, его не встретишь — по сути, он там не нужен, так как регулировка температуры и давления воды производится на элеваторных узлах общих теплопунктов. А вот для собственников домов или даже квартир с автономной системой – без этого клапана никак.

Поэтому давайте поближе познакомимся с этим небольшим, но очень важным узлом системы отопления.

Что это такое и для чего он нужен

Данное устройство представляет собой особую разновидность предохранительной арматуры, устанавливаемой в трубопроводных системах для защиты от разрушения, которое возникает при избыточном давлении в них.

Внешне он не отличается от перепускных клапанов, поддерживающих постоянное давление в системе путём непрерывного отвода лишней среды. Но в отличие от них срабатывает в системе периодически, только в моменты повышения давления сверх установленной нормы.

Нюансы грамотного монтажа

В процессе монтажа запорной арматуры следует неукоснительно соблюдать несколько правил:

Клапан устанавливается строго по направлению тока теплоносителя. Во избежание ошибки на корпусе изделия обязательно присутствует маркировка в виде стрелки, указывающей рабочее направление.
Для уплотнения соединений можно использовать паронитовые прокладки, при условии, что они не уменьшат диаметр проходного отверстия. Иначе клапан будет оказывать гидравлическое давление большее, чем планировалось.
Устройство должно быть установлено так, чтобы другие элементы системы отопления не оказывали дополнительное давление на его корпус.
Перед обратным клапаном крайне желательно поставить сетку для грубой очистки. Это даст возможность предотвратить попадание твердых частичек в запорный механизм, что, в свою очередь, может привести к нарушению герметичности прибора в закрытом состоянии.

Еще один важный момент: перед монтажом нужно еще раз убедиться, что клапан выбран правильно.

Например, для схем с принудительной циркуляцией подойдет любой тип устройства, а для гравитационных систем только поворотный лепестковый без пружины. Поскольку двигающийся самотеком теплоноситель не сможет справиться с сопротивлением пружины.

Назначение и сферы применения

Клапан используется для защиты помещений и оборудования от избыточного давления среды, транспортируемой по трубам:

систем отопления — для вывода из нагревательных приборов излишнего объёма теплоносителя, образующегося вследствие теплового расширения;
водоснабжения — для снижения риска возникновения гидравлических ударов;
вентиляции — обеспечивает движение воздуха только в заданном направлении;
газоснабжения, подачи сжатого воздуха, пожаротушения и других видах трубопроводных сооружений — в случае возникновения аварийных ситуаций.

Куда монтировать и зачем

Термостатический клапан монтируется путем его врезки в систему на небольшом расстоянии от подающего жидкость насоса, между обраткой и контуром подачи. Режим настройки максимальной допустимой границы давления рабочей среды позволяет владельцу произвести настройки вручную.
В настоящее время ассортимент этих изделий, предлагаемый торговой сетью достаточно велик

Но как показывает практика, лучше обращать внимание на такие известные торговые марки как Mankenberg, Valtec, DANFOSS. Они доказали на практике эффективность, надежность и долговечность в работе

Назначение

Регулировочные перепускные термостатические клапаны предназначены для обеспечения стабильной разницы в давлении между обратным и подающим трубопроводами в системах отопления закрытого типа. В случае уменьшения тепловой нагрузки термостатические радиаторные вентили закрываются. Это приводит к увеличению перепада давления между обратным и подающим трубопроводами.

Использование перепускного клапана дает следующие преимущества:

снижает нагрузку на насос;
защищает котел от ржавчины;
предотвращает возникновение неестественных для нормальной работы шумов;
повышает температуру рабочей среды в обратном трубопроводе.

Закрыв термостатические вентиля на радиаторах, мы получим увеличение сопротивления нашей системы отопления (увеличение перепада давления между обратным и подающим трубопроводами). Что увеличит нагрузку на насос и приведет к появлению шумов.

Если давление достигнет максимального уровня, который соответствует настройкам перепускного клапана, он открывается, образуя регулируемый байпас. Также перепускной клапан устанавливается за циркуляционным насосом между обратным и подающим трубопроводами.

Управление и технические характеристики

Простейшие модели подрывных клапанов малого расхода, используемые в основном для бытовых инженерных систем, управляются вручную механическим путём. Изделия, устанавливаемые на производственных трубопроводах большого сечения могут управляться дистанционно.

В зависимости от материала изготовления, особенностей конструкции приборы наделены разными техническими характеристиками.

Характеристики нескольких моделей клапанов экстренного сброса давления, предназначенных для работы с газообразными веществами, представлены в таблице.

Тип подключения

По типу подключения или соединения с трубопроводом клапаны подразделяются на:

фланцевые изделия — оборудованы фланцевыми пластинами на каждом выходе и подключаются к ответным фланцам на концах труб с помощью болтов;
резьбовые — подразумевают наличие выходных патрубков с наружной резьбой;
приварные — крепятся к газовому трубопроводу с помощью сварки и обеспечивают стопроцентную герметичность.

Устройство

В стандартную конструкцию клапана сброса избыточного давления входит:

литой корпус из нержавейки, латуни или бронзы;
тарель — основного запорного элемента, блокирующего поток среды;
рычаг тарели — используется для управления этой деталью;
предохранительный рычаг — выполняет защитные функции, если основной элемент блокировки не сработал;
ручка настройки;
пружины;
дополнительные детали (кнопки для управления, счётчики, циферблаты, барометр и др.).

Виды и конструкции

Клапаны сбросного типа подразделяются на две основные группы:

прямого действия, открывающиеся только под воздействием на него давления внутренней среды. К ним относятся устройства, используемые для предотвращения образования чрезмерного давления в масляных и топливных системах;
непрямого действия, использующие посторонний источник давления Они более подходят для жидкостных и воздушных систем.

В зависимости от особенностей конструкции и принципа действия делятся на четыре вида.

С выносным датчиком

Прибор оборудован пружинным механизмом и штоком, приводящимся в движение основными или резервными мехами. На них в момент перегрева воды оказывает воздействие термочуствительная жидкость, поднимающаяся по капиллярной трубке из колбы датчика.

При срабатывании устройства шток открывает тарелку для движения теплоносителя. К подающей магистрали и к канализации для сброса лишней воды в корпусе клапана предусмотрены два патрубка.

Комбинированные с подпиткой системы

Представляют собой тип предохранительной арматуры в системах отопления, которая способна выполнять сразу 3 функции:

сбрасывать перегретый теплоноситель из бака котла по сигналу выносного датчика;
эффективно охлаждать теплогенератор;
автоматически подпитывать систему отопления холодной водой.

Шток подобного изделия оснащён двумя тарелями, которые могут одновременно открывать 2 прохода: один для сброса закипающего теплоносителя, другой для подачи холодной воды.

Модели представленные на следующем фото имеют тройной выход. Они встраиваются в трубопровод перед отопительным прибором или бойлером. Для сброса среды используется нижний патрубок, для присоединения водопровода и магистрали подпитки предназначены два верхних патрубка.

Пружинные

В подобных устройствах золотник приводится в движение под действием силы сжатия рабочей пружины. Настройки одного и того же клапана можно откорректировать при замене пружины разного типа, которые входят в его комплект.

Ряд моделей имеют дополнительно вмонтированный в корпус рычаг, осуществляющий ручной подрыв. С его помощью можно вручную продувать клапан для проверки его общего технического состояния или выпускать часть рабочей среды.

Так как пружина в большинстве случаев находится под воздействием внутренней рабочей среды, то для устройств, которые работают с агрессивными веществами, её покрывают защитным слоем полимера. Такие модели изделий имеют уплотнения по штоку по типу сальникового или сильфонного устройства.

Рычажно-грузовые

Основной узел механизма клапана данного типа составляет рычаг с подвешенным на нём утяжелителем. На срабатывание устройства влияет вес груза и длина плеча рычага до места, где он размещён. Чем он массивнее и чем дальше находиться от штока, тем при более высоком давлении срабатывает сбросник.

Чтобы обеспечить полную герметизацию седел большого размера потребуется использование более тяжёлого груза, а это может привести к достаточно сильному уровню вибрации всего устройства. В таких случаях применяют клапаны, у которых сечение сброса среды образовано двумя параллельными сёдлами. В корпусе такого устройства также установлены два затвора, функционирующих параллельно. Такая конструкция снижает массу утяжелителя и длину рычагов и положительно влияет на увеличение темпа работы агрегата.

Конструктивные особенности и функционирование

Рассмотри подробно, как устроен клапан предохранительный с пружиной. Его корпус изготавливается по технологии горячего штампования из латуни. Основной рабочий элемент – пружина, которая поджимает мембрану, перекрывающую седло.

Клапан с пружинным механизмом

На штоке, соединенном с рукояткой, расположена шайба, которая служит упором для верхнего конца пружины. При помощи рукоятки меняется положение шайбы и, соответственно, прижимное усилие на мембрану. Для изготовления пружины используется сталь, рукоятка, уплотнители и мембрана выполнены из полимерных материалов.

Принцип действия устройства следующий: пока параметры теплоносителя не превышают заданных предельно допустимых значений, мембрана плотно перекрывает отверстие. Когда ситуация близка к аварийной, при возрастании давления перегретый теплоноситель (смесь воды с паром) приподнимает мембрану, преодолевая сопротивление пружины. Благодаря этому пароводяная смесь сбрасывается наружу через специальное отверстие. После сбрасывания лишнего объема пароводяной смеси давление в трубопроводе снижается, и теплоноситель снова теряет возможность поджать пружину.

Обратите внимание! Срабатывание устройства может происходить циклически, если котел эксплуатируется на пределе мощности, нагревая теплоноситель до 90-95 градусов. Такой режим функционирования негативно сказывается на защитном устройстве – после нескольких срабатываний подрывный клапан начинает подтекать из-за потери герметичности.

Преимущества и недостатки

Использование клапанов сброса избыточного давления позволяет продлить срок службы трубопроводов за счёт исключения возникновения гидравлических ударов и сброса давления в системе при его повышении до критических значений. Преимуществом данных устройств так же является:

простота и надёжность конструкции;
не сложный монтаж и дальнейшее обслуживание прибора;
низкие значения местных сопротивлений;
высокая пропускная способность.

К недостаткам условно можно отнести:

низкую износостойкость уплотнительных прокладок, обеспечивающих герметичность на штоке;
непригодность для работы со средой, содержащей твёрдые частицы.

Разновидности клапанов сброса избыточного давления

По способу прижатия запорного элемента к седлу устройства подразделяются на следующие виды:

Пружинные. Сила упругой деформации металла пружины удерживает затвор в закрытом состоянии. Она подбирается таким образом, чтобы напор, превышающий заданный уровень, отжимал запорный элемент от седла. Пружинные модели выпускаются как на постоянное давление срабатывания, так и с возможностью его регулировки. Для этого в конструкцию добавляют регулировочный винт, предварительно сжимающий или ослабляющий пружину. В ходе эксплуатации пружина понемногу теряет свою упругость, и значение срабатывания может измениться.
Рычажно грузовые. Для прижатия используется сила земного притяжения, воздействующая на груз, подвешенный на конце рычага. Такая система обладает широкими возможностями для регулировки значения срабатывания. Для его увеличения груз передвигают к концу рычага, для уменьшения- ближе к корпусу. Кроме возможностей для точной регулировки, эта конструкция обладает еще одним достоинством: стабильностью значения давления сброса на длительных промежутках времени. Рычажные устройства отличаются большими габаритами и массой. Они применяются в качестве предохранительного клапана для компрессоров большой производительности, установленных стационарно.
Электромагнитные. В этих передовых устройствах для прижатия запорного элемента используется электромагнитный привод- соленоид. Такие устройства работают в качестве исполнительного элемента централизованной автоматизированной системы управления. Датчик давления может размещаться рядом с затвором, а можем находиться в совсем другой части системы. Большинство из них снабжаются дополнительно рабочей пружиной. При пропадании электропитания или связи с управляющей системой клапан сброса превращается в обычный механический.

По способу присоединения арматура сброса делится на следующие типы:

Резьбовые. Наиболее распространяемый тип для устройств сброса малого давления. Легки в монтаже и демонтаже даже для неподготовленного персонала- для этого достаточно гаечного ключа. Чаще всего используются как аварийный клапан мобильного компрессора небольшой мощности.
Фланцевые. Сложнее в монтаже и дороже, обеспечивают высокую герметичность. применяются в системах среднего и высокого давления.
Сварные. Обеспечивают максимальную герметичность и надежность. Сложны в монтаже/демонтаже, требуется специальное оборудование и подготовленный персонал.

По материалу, из которого изготовлено устройство, различают:

Стальные. Обладают высокой прочностью и большим ресурсом. Выдерживают большое давление.
Латунные. Отличаются высокой коррозионной стойкостью и большим ресурсом.
Пластмассовые. Дешевы, но рассчитаны на невысокие значения напора.

Советы по выбору

При выборе прибора необходимо ориентироваться на:

его соответствие максимально допустимому давлению в системе;
сечение трубопровода;
температура среды;
пропускную способность и высоту, на которую способен подниматься золотник;
вид рабочего вещества.

Если предполагается осуществлять сброс рабочей среды непосредственно в воздух, то можно применить клапан с конструкцией открытого типа. Для жидкостных систем потребуется прибор закрытого типа, желательно со специальным носиком для подключения шланга отвода сбрасываемой воды. На корпусе изделия должны быть нанесены метки направления потока среды, которые существенно облегчат монтажные работы.

Как выбрать предохранительный клапан

Основной критерий выбора предохранительного устройства – технические параметры отопительной системы, указанные в проектной документации.

В большинстве современных закрытых систем отопления используются стандартные латунные предохранительные клапаны прямого действия.

Они подходят для установки в системы, работающие на дизельных, газовых или электрических котлах.При достижении критической температуры и давления предохранительный клапан практически мгновенно прекращает дальнейший нагрев рабочей среды и предотвращает аварию.

Простые латунные предохранительные клапаны рассчитаны на превышение давления рабочей среды до 3-6 бар.

При выборе клапана для дизельных, газовых и электрических котлов нужно выбирать предохранительные устройства, способные выдержать давление, на 20-25% превышающее нормальное рабочее давление в системе.

Для твердотопливных котлов, работающих на торфе, брикетах или угле, нужно более тщательно выбирать вид сбросников, т.к. твердое топливо не может прекратить горение моментально и еще некоторое время после выключения продолжают нагревать воду.

Для них подходят современные предохранительные клапаны теплового сброса, рассчитанные на максимальное рабочее давление 10 бар. То же самое относится к твердотопливным котлам в открытых системах отопления, в которых сбросные клапаны эффективнее всего работают, реагируя на повышение рабочей температуры, а не давления.

Важно! При выборе предохранительного устройства обязательно изучайте техническую документацию к котельному оборудованию. Производители обычно указывают необходимые технические параметры максимального давления и температуры, в соответствии с которыми покупаются сбросные клапаны.

Нежелательно выбирать дешевое инженерное оборудование от китайских производителей: оно обычно не отличается высоким качеством и быстро выходит из строя. Показателем износа является повышение количества срабатываний клапана.

Рекомендуем ознакомиться: Как сделать стол из металлической профильной трубы своими руками

Правила монтажа и эксплуатации прибора

Установка изделия на трубопровод должна производится с уплотнительными прокладками без перекосов. В составе рабочего вещества, проходящего через клапан должны отсутствовать механические включения и абразивные частицы. На вводе в систему желательно установить сетчатый фильтр соответствующего диаметра. Монтаж прибора с пружинным механизмом проводится строго в вертикальном положении, крышкой вверх. Для рычага, входящего в конструкцию рычажно-грузового устройства, необходимо обеспечить горизонтальное положение. Перед клапаном сбросного типа не рекомендуется размещение запорных элементов в виде кранов, задвижек, рычагов.

Для устранения излишней жидкости следует предусмотреть монтаж дополнительного отвода, используемый для слива воды в канализационный трубопровод или трубу обратного действия.

Если в систему входит гравитационное устройство, то клапан необходимо устанавливать в наивысшей точке.

Во время эксплуатации необходимо периодически проводить ревизию устройства, так как в изделиях с пружинным механизмом может произойти смещение тарели к стенкам корпуса.

Необходимые инструменты и материалы

Для монтажа клапана понадобятся:

разводной ключ;
фум — лента или пакля;
специальная паста для герметизации мест соединения.

Схема подключения

Для примера рассмотрим схему установки прибора перед нагревателем горячей воды в квартире.

Ход работ

Каждое изделие, предназначенное для спуска избыточного давления, укомплектовано инструкцией по монтажу, которую следует внимательно изучить до начала работ. Перед установкой также нужно выполнить отключение водонагревателя от сети и слить из него воду. Клапан должен быть размещён на холодном водопроводе до запорного крана. Последовательность монтажа клапана следующая:

разметка места установки;
удаление части трубы размером, соответствующим длине корпуса устройства;
нарезка резьбы на концах труб:
покрытие резьбовой части паклей или фум-лентой;
накручивание клапана на резьбу труб;
подключение к другому патрубку трубку, ведущую в канализационную систему.
затягивание резьбового соединения с помощью разводного ключа;
герметизация места соединения специальной пастой;
настройка прибора, в соответствии с паспортными значениями (при необходимости).

Правила установки

В замкнутых системах отопления предохранительный клапан устанавливается в самой верхней точке подающего контура.

Между ним и котлом не должно быть каких-либо функциональных элементов (клапанов, вентилей, задвижек). Обязательное требование к монтажу устройства – строго вертикальное положение. Установка даже под небольшим углом приведет к подтеканию воды.

К сбрасывающему патрубку клапана подсоединяется отводной шланг, который направляют в канализационный сток. Желательно выбрать такое место установки устройства, чтобы обеспечить беспрепятственный доступ к нему в случае необходимости в обслуживании или замене.

Советы специалистов

Подрывное устройство со стандартными техническими характеристиками при засорении пропускает воду даже при небольшом уровни давления. Решить проблему можно чисткой корпусных деталей. Для этого изделия нужно демонтировать и поместить в ёмкость с уксусом на 2 — 3 часа. Затем промыть его водой до полной чистоты и установить на прежнее место, смазав область соединения спиртом.
Если клапан продолжает подтекать и после чистки, то скорей всего мусором забилась резиновая прокладка, опирающаяся на седло. Такую деталь проще заменить, чем отчистить без деформаций. Замену клапана на подводящем трубопроводе к бойлеру можно посмотреть на видео:

Ряд потребителей вполне обоснованно сомневаются в долговечности запорной арматуры с пластиковыми деталями. Они действительно имеют более короткий срок эксплуатации, поэтому лучше сразу купить с металлическими составляющими. Такие изделия дороже в среднем на 100 — 150 рублей, но служат на много дольше.
Нельзя просто заглушить устройство, даже в случае его подтекания. Огромное количество отопительных котлов вышло из строя именно после установки заглушки.

Почему подтекает аварийный клапан

В случае появления под предохранительным клапаном лужицы, надо проводить ревизию в системе. Если длительное время не обращать внимания на этот симптом, может даже взорваться котел. Так что сразу проверяем возможные причины:

В расширительном баке слишком низкое давление и он не справляется с задачей. Проверяем давление в мембранном баке. Для этого в верхней части есть золотник, к нему подключаем манометр и смотрим показания. Должно быть на 0,2-0,5 Бар меньше , чем рабочее давление системы. Если слишком низкое, берем насос и через тот же золотник подкачиваем.
В мембранном баке повредилась мембрана. Выход — меняем мембрану или ставим новый бачок.
Мембранный бак меньшего размера, чем необходимо для системы (10% от объема системы). Если объем действительно мал, либо ставим второй бак, либо меняем на больший.
Перегревается теплоноситель (закипает). Для решения проблемы необходимы схемные решения, требуется модернизация схемы. Более щадящий, но временный выход — снижение интенсивности горения.

Если не обращать внимания на капающий подрывной клапан, может ворваться котел
Аварийный клапан засорился. Иногда на седле или резиновой прокладке появляются отложения. Это может быть принесенный потоком теплоносителя мусор, а может — это результат постоянных подтеканий. В первом варианте просто убираем мусор и ставим устройство на место. Во втором придется клапан заменить. Налет образуется когда сбрасывается немного жидкости и она засыхает, а это ненормальная работа системы (или клапана). Выход — замена. Если и новый подтекает, надо проверять все варианты по списку выше.
Неправильно выставленное давление сработки на клапане. В этом случае необходимо проверить, при каком давлении реально срабатывает ваше защитное устройство. Для этого можно понижая и повышая в системе давление, определить реальный порог срабатывания. Если модель регулируемая, подкорректировать установки. Если значение срабатывания фиксированное — придется покупать другое устройство.

Еще раз обращаем ваше внимание на то, что лужица под аварийным клапаном — повод для беспокойства и сигнал о том, что надо провести ревизию компонентов системы, отвечающих за стабилизацию давления.