Разновидности устройств и принцип действия
В конструкцию спускного клапана входят два обязательных компонента: запорная деталь, состоящая из седла и затвора, и задатчик силового воздействия. Различают несколько видов оборудования, имеющих свои особенности. Они классифицируются по определенным признакам.
Классификация #1 — по механизму прижима
В отопительных системах частных домов, квартир и промышленных установок небольшой мощности предпочтение отдается пружинному типу изделия.
Устройство отличается простым и надежным строением, компактными габаритами, возможностью комбинирования с другими элементами блока безопасности, доступной ценой. Сила сжатия пружинного механизма зависит от параметра давления, при котором срабатывает клапан. На диапазон настройки влияет упругость самой пружины.
Принцип действия пружинных предохранителей заключается в следующем:
- на затвор устройства воздействует поток воды;
- движение теплоносителя ограничивается усилием пружины;
- критическое давление превышает силу сжатия, приподнимая шток золотника вверх;
- жидкость отправляется в выходной патрубок;
- внутренний объем воды стабилизируется;
- пружина закрывает затвор, возвращая его в первоначальное положение.
Корпус пружинистого устройства делают из качественной высокопрочной латуни с применением технологий и методик горячего штампования. В производстве пружины используется сталь. Мембрану, уплотнители и рукоятку изготавливают из полимеров.
Некоторые торговые марки выпускают оборудование с уже установленными заводскими настройками. Также в ассортименте есть модели, настраиваемые по месту монтажа в период пусконаладочных работ.
Рычажно-грузовые предохранители распространены не так широко. В частных автономных системах с котлом их монтируют редко. Эксплуатация сосредоточена в промышленной отрасли на крупных производствах, где диаметр трубопроводов составляет не меньше 200 мм.
Усилие на шток в таких механизмах дает не пружина, а груз, навешенный на рычаг. Он передвигается по длине рычага, регулируя силу, с которой шток будет прижиматься к седлу.
Рычажно-грузовой клапан открывается, когда давление среды с нижней части золотника превышает показатели, исходящие от рычага. После этого вода уходит через специальное сбросное отверстие.
Давление срабатывания, как и диапазон настроек, определяется длиной рычага и массой груза. Рычажные предохранители не уступают пружинным приборам в плане надежности, но стоят дороже. Приспособления устанавливают на фланцевые соединительные детали труб с диаметром условного прохода от 50 и более.
Классификация #2 — по высоте подъема затвора
В малоподъемных предохранительных клапанах затвор поднимается не выше, чем на 0,05 диаметра седла. Механизм открытия в подобном оборудовании пропорциональный.
Ему свойственна низкая пропускная способность и самая примитивная конструкция. Малоподъемное оборудование применяют на сосудах с жидкой средой.
У полноподъемных приборов подъем затвора выше. Это означает, что их пропускная способность намного лучше, чем у предыдущего варианта, поэтому они способны сбрасывать более масштабные объемы излишков теплоносителя.
Классификация #3 — по скорости срабатывания
Затворная крышка пропорциональных предохранительных клапанов открывается постепенно. Как правило, величина открытия пропорциональна росту давления, оказываемого на внутреннюю поверхность. Одновременно с подъемом механизма плавно увеличиваются объемы сбрасываемого теплоносителя.
Конструкция устройств не ограничивает возможности их использования в сжимаемой среде, но все-таки они преобладают в системах с водой и другой жидкостью.
Особенность двухпозиционных клапанов – моментальное срабатывание с полным открытием после достижения граничных отметок давления в системе, при которых открывается затвор предохранителя.
Специалисты рекомендуют эксплуатировать эти приспособления в сжимаемых средах. К числу их главных недостатков относят наличие характерных автоколебаний затвора.
При монтаже двухпозиционного клапана в отопительной системе с жидким теплоносителем следует учитывать, что во время резкого открытия затвора произойдет сброс большого количества воды.
Из-за этого слишком быстро упадет давление. Клапан мгновенно закроется, что повлечет за собой гидравлический удар. Пропорциональные устройства подобных рисков не вызывают.
Выбираем оптимальную модель
Пружинный предохранительный клапан в разрезе
Процесс подбора предохранительного клапана системы отопления должен основываться на ее эксплуатационных характеристиках. Для этого помимо параметров отопления нужно ознакомиться с нормативным документом – ГОСТ 24570-81, который подробно описывает критерии выбора.
Так как рычажно-грузовые механизмы применяются в больших трубопроводах, то будут рассмотрены условия для пружинных моделей предохранительного клапана для котла отопления. Они разделяются на несколько основных пунктов – требования к механизму, трубопроводам и материалу изготовления.
В конструкции перепускного клапана основными элементами являются пружина, шток и тарелка, на которую воздействует давление теплоносителя. В совокупности они должны формировать надежный механизм с точно рассчитанными параметрами. Главными из них являются условия срабатывания предохранительного клапана для системы отопления, подбор, установка.
Различают два этапа в работе устройства – время начала движения штока и полное открытие прохода для удаления излишка воды. Процентная разница значения давления между ними является основной характеристикой клапана. Кроме этого, она зависит от номинального значения давления в системе отопления.
Чем выше рабочее давление, тем быстрее должно срабатывать устройство. При этом витки пружины предохранительного клапана для отопления не должны соприкасаться друг с другом.
Регулировочный механизм обязательно защищен от непосредственного влияния горячей воды.
Так как при долгом простое возможно «залипание» пружины, то в устройстве должен присутствовать механизм проверки его работоспособности (шток для ручного оттягивания пружины).
Подвод трубопровода
Перед тем как подбирать предохранительный клапан для системы отопления, нужно правильно определиться с его диаметром. Он не должен быть меньше самого подводящего патрубка. В противном случае гидравлическое сопротивление не позволит устройству нормально выполнять свои функции. Обязательно предусмотрена защита сбросного предохранительного клапана для системы отопления от промерзания – воздействие минусовых температур негативно влияет на работу.
Во время монтажа предохранительный клапан системы отопления должен иметь уклон только в сторону котла. Это обеспечит минимальные гидравлические потери при воздействии давления на тарелку.
Материал изготовления
Корпус чаще всего изготавливается из латуни, так как этот материал имеет минимальный коэффициент температурного расширения, надежен и доступен в финансовом плане. Подбор предохранительного клапана системы отопления по этому параметру очень важен – при достижении максимального давления корпус не должен разрушаться.
Для предохранительного клапана отопления принцип работы заключается еще и в своевременной настройке значения давления срабатывания. Чтобы сделать это максимально быстро регулирующий блок изготавливается из специального термостойкого пластика. Он не изменяет своей геометрии и остается жестким даже при максимальной температуре воды.
Обратный
Устройство служит для предотвращения смены направления движения жидкости в контуре. Суть работы предохранителя проста. Специальный запорный механизм позволяет воде двигаться только в одном направлении – в нагревательный бак. Кроме того, при повышении давления в трубопроводах через «носик» клапана происходит сброс излишков воды. Для того чтобы вода не выливалась на пол, рекомендуется на выходное отверстие клапана надеть сбросной патрубок и вывести его в канализацию.
Подпружиненный
В подпружиненных обратных устройствах заслонка пропускного отверстия закрывается с помощью прижимной силы пружины. Поток воды давит на мембрану, приподнимая пружину и открывая пропускное отверстие. В случае возвратного тока жидкости, что недопустимо, если используется закрытая схема отопления, пружина давит на мембрану сверху, закрывая отверстие. Давление с обратной стороны еще более усиливает прижимную силу, не допуская смены направления движения потока.
Шаровый
Имеет в основе тот же принцип, но вместо пружины и затвора используется стальной шар, закрывающий сливное отверстие под действием силы тяжести. Это накладывает некоторые ограничения. Так, например, его можно использовать только на горизонтальных участках отопления.
Виды предохранительных клапанов
Данные элементы защиты классифицируют по-разному.
| Принцип работы | Высота подъёма затвора | Способ открытия затвора | Способ нагружения золотника | |
| 1 | Прямого действия | Малоподъёмные | Пропорциональные | Пружинные |
| 2 | Непрямого действия | Полноподъёмные | Двухступенчатые | Рычажно-газовые |
| 3 | Импульсные |
Пружинные – самые распространённые, используются для котельных небольшого размера. Они имеют простую и надёжную конструкцию и возможность лёгкой регулировки рабочего давление в системе. Также из преимуществ можно выделить низкую стоимость.Рычажные предохранительные устройства не пользуются особой популярностью, потому что, в основном, модельный ряд представлен диаметрами от 50 мм. Их используют в промышленной сфере.Импульсные устройства используют на паровых котлах с давлением больше 39 кгс/кв.см (3,9 МПа). На каждый котел устанавливают, как минимум, по 2 шт. (контрольный и рабочий).Малоподъёмные имеют высоту подъёма затвора от 5% от диаметра седла, поэтому имеют низкую пропускную способность. Из достоинств можно выделить: несложную конструкцию, доступную цену.
Малоподъемный и полноподъемный
В полноподъёмных затвор поднимается на высоту не менее 25% диаметра седла. Их относят к двухступенчатым. Характеризуются большой пропускной способностью, высокой стоимостью и сложной конструкцией.
Полноподъёмные защитные устройства имеют колокол. Его задача состоит в том, чтобы помочь затвору достигнуть полного подъёма. Полноподъёмные используют, в основном, в тех системах, в которых среда сжимается.
Пропорциональные открывают затвор соразмерно увеличению давления и объём сбрасываемой среды пропорционально увеличивается с подъемом затвора. Эти защитные устройства применяют для воды и других жидких сред.
Из преимуществ использования пропорционального клапана можно выделить:
- открытие затвора согласно необходимости;
- лёгкую конструкцию;
- низкую стоимость;
- автоматически возникают колебания.
Недостаток двухступенчатых устройств – автоколебание затвора. Причина этого – превышение типоразмера или переменный аварийный расход среды.
Виды и конструкции
По принципу действия на запорный элемент клапаны сброса избыточного давления (сокращенно КСИД) делят на два типа:
- Прямого действия. Срабатывают под действием напора рабочей среды. Часто используются в топливопроводах и масляных контурах.
- Непрямого действия. Используется сторонний источник давления. Их применяют в качестве клапанов аварийного сброса избыточного давления воды или газа.
В зависимости от внутреннего устройства клапаны КСИД подразделяются на следующие виды
С выносным датчиком
Арматура укомплектована подпружиненным штоком. Они срабатывают от основных или дополнительных мехов. В датчике находится чувствительный к температуре состав. В случае перегрева он расширяется и попадает в меха по капилляру. Увеличившиеся в размерах меха толкают шток, отжимая запорный элемент от седла. Так открывается просвет для сброса рабочей среды в окружающее пространство или в дренаж.
Комбинированные с подпиткой системы
Продвинутая конструкция разработана для того, чтобы одновременно выполнять несколько операций:
- Сброс рабочей среды по сигналу внешнего сенсора.
- Быстрое снижение температуры теплоносителя.
- Подпитка отопительного контура свежей водой.
Для этого на едином штоке, проходящем через две независимые рабочие камеры, установлены два запорных тарельчатых элемента. Один из них открывает путь перегретому теплоносителю в канал сброса, второй одновременно подает в систему свежий его запас, чтобы компенсировать потери.
Похожие клапана используются и для выпуска избыточного давления воздуха, с одновременным добавлением новой порции из ресивера.
Пружинные
Здесь запорный элемент удерживается силой деформированной пружины. Клапан перестраивается в ограниченном диапазоне напора. Для этого достаточно вращать регулировочный винт, предварительно сжимающий или ослабляющий пружину.
Клапан можно настраивать и в больших пределах, меняя пружину на более или менее жесткую.
Многие пружинные клапаны снабжают рычагом для сброса давления вручную и для проверки работоспособности устройства.
Если прибор предназначен для функционирования в активных средах, на пружину наносят защитное полимерное покрытие.
Рычажно-грузовые
В такой арматуре вместо силы сжатия пружины используется сила земного тяготения. Давление рабочей среды уравновешивается весом тщательно подобранного груза, подвешенного на рычажном механизме. Тонкую настройку момента срабатывания можно добиться, перемещая груз ближе или дальше от штока вдоль по рычагу, снижая или повышая таким образом силу прижима и пороговое значение срабатывания.
Такие конструкции могут устанавливаться только в одном, строго определенном положении относительно горизонта. Как правило, они работают на горизонтальных участках трубопроводов.
Для обеспечения высокой пропускной способности приходится увеличивать диаметр тарельчатых запорных элементов. Чтобы избежать значительного роста габаритов изделия и массы груза, часто в одной рабочей камере размещают два клапана меньшего сечения.
Конструкция отличается высокой стабильностью параметров.
Профессиональные рекомендации по установке
Даже такая простая процедура, как установка запорной арматуры, основана на выполнении некоторых правил. Например, дизайн помещения часто требует маскировки трубопровода и группы безопасности.
Спрятать устройства можно, но с соблюдением трех условий:
- длина гибкой подводки или трубы от предохранителя до бака не должна превышать 2 м, иначе возникнет излишнее добавочное давление на пружину клапана;
- идеальный монтаж предохранителя – напрямую к штуцеру бойлера, а если не получается, то установка тройника все равно исключена;
- для обслуживания арматуры следует оборудовать технический люк.
Многие беспокоятся, увидев капли воды на патрубке клапана. Это нормальное явление, сообщающее о работоспособности устройства.
Время от времени происходят небольшие скачки давления в магистрали, которые и провоцируют минимальный сброс жидкости. Тревожиться нужно, когда вода или совсем не появляется, или льется непрерывно.
Отрезок линии между водонагревателем и предохранителем должен быть минимальным. Это необходимо не из-за эстетических соображений, а чтобы не создавать дополнительного давления в трубах
Следует помнить, что самостоятельная модернизация предохранительных устройств категорически запрещена. Если нужен клапан на 0,8 МПа, то необходимо приобрести именно такое новое изделие, а не пытаться каким-то образом переделывать или регулировать устройство на 0,7 МПа.
Если возникли сомнения по поводу работоспособности предохранительного клапана, следует демонтировать его и проверить, не забились ли пружина или уплотнитель. Возникли проблемы с самим водонагревателем и вы не знаете что делать? Рекомендуем ознакомиться с частыми поломками бойлера и ремонтом. Не хватает навыков – пригласите специалиста из сервисного центра.
Разновидности клапанов
Мембрана под действием напора перегретого теплоносителя поднимается и сбрасывается в сток
Для установки в систему обогрева подходят следующие виды механизмов:
Сбросной
По принципу самого простого защитного устройства функционирует сбросной клапан для отопления: образующиеся газы или теплоноситель после достижения границы избыточного давления надавливают на мембрану и оставляют систему.
Рычажно-грузовой
Подходит для труб с диаметром 0,2 м и больше. В отопительные системы, в которых источник тепла — котел, клапаны рычажно-грузового типа не устанавливаются. В этих механизмах для увеличения воздействия на мембрану применяют груз. С целью определения силы давления, при достижении которой клапан включается в работу, проводится настройка методом изменения массы груза.
Обратный
Аварийное устройство такого вида монтируют для сброса чрезмерного давления. Дополнительно он разрешает теплоносителю перемещаться по трубам лишь в одном течении, определенном проектом.
Пружинный
В шаровой конструкции клапана избыточное давление зависит от веса и размера шара
Наиболее востребованный прибор, используется для автономной системы обогрева. Устройство отличается прочностью, простенькой конструкцией: шток прижимается пружиной. Настроить параметры срабатывания устройства возможно присутствующим регулирующим механизмом. Сила воздействия определяется степенью сжатия.
Шаровый
Имеет очень простую конструкцию: отверстие закрывается обычным стальным шаром (силой веса). Давление срабатывания клапана вычислено предварительно, оно напрямую зависит от диаметра отверстия и веса шара.
Воздушный
Предназначение такого клапана — освобождать систему от образующихся газов, которые создают пробки и препятствуют правильной работе отопления.
Полезные советы
- Уже не раз говорилось, что объем расширительного бачка должен быть равен 1/10 объема теплоносителя. Конечно, иногда точно определить последний показатель сложно, поэтому проводится примерный расчет, к которому добавляется несколько процентов на запас.
- В закрытых бачках уже есть небольшое давление, которое создается в заводских условиях. Оно равно 1,5 кг/см2. Давление в системе отопления доходит до двух атмосфер (кг/см2). Увеличить давление в баке можно, накачав в него воздуха через специальный ниппель, который присутствует в конструкции бачка.
- В продаже сегодня можно встретить бачки разной окраски. Красные предназначены для отопления, а синие — для водопровода.
- Установка расширительного бака в системе отопления производится таким образом, чтобы теплоноситель поступал в него сверху. Тем самым можно избежать попадания воздуха в систему трубопроводов.
- Если установленный предохранительный клапан срабатывает очень часто, то с объемом бака вы ошиблись в меньшую сторону. Но не стоит сразу же его демонтировать и менять на новый большего объема. Стоит просто рядом установить еще один меньших габаритов.
- В современных газовых котлах, особенно настенного исполнения, уже есть в комплекте расширительные бачки. Поэтому, перед тем как приобретать последний, убедитесь в его наличии или отсутствии.
Еще один вопрос, который часто звучит на строительных форумах, касается изготовления расширительных бачков своими руками. Никаких возражений по этому поводу нет
Важно лишь правильно соблюсти параметры резервуара. Но запомните, что самодельные емкости можно устанавливать только в открытую систему отопления
Изготавливать их можно из металлических листов или пластмассовых емкостей с толстыми стенками. Главное — никаких протечек в местах стыков.
Расширительный бачок закипел
Система отопления с насосной циркуляцией
Это уже серьезное дело. Такое иногда случается, если монтажом отопительной системы занимаются дилетанты.
Причины две:
- Неправильно подобранный диаметр трубы основной магистрали. Он должен быть не меньше 32 миллиметров. Оптимально, если радиаторы врезаются без разрыва магистрали, а подсоединяются параллельно ей.
- Если отсутствует уклон ветвей. Обычно после котла устанавливается так называемый разгонный коллектор. От него вверх поднимается вертикальный стояк, на котором устанавливается расширительный бачок. Все остальные магистрали прокладываются под небольшим углом. Если что-то нарушить, бачок обязательно закипит.
Что делать, если эта проблема возникла, а переделку проводить слишком затратно или не хочется? Вариант один — установить циркуляционный насос на обратную магистраль около котла. Он прекрасно себя будет чувствовать и в открытой отопительной системе.
Правила монтажа и эксплуатации прибора
Монтаж изделия следует проводить с максимальной аккуратностью, чтобы избежать неплотностей или перекашивания. Если в составе рабочей среды возможно появление механических включений – следует предусмотреть фильтр грубой очистки. Если на корпусе есть маркировка в виде стрелочки – устанавливать его необходимо этой стрелочкой вверх. Если изделие снабжено рычажком ручного срабатывания, надо обеспечить достаточно свободного пространства для его движения.
Нужно периодически проверять работоспособность клапана, нажимая на рычаг. Это позволит избежать прилипания тарелки к седлу или стенкам рабочей камеры.
Специалисты советуют соблюдать такие правила:
- Устанавливать арматуру следует ближе к выходу выходе бойлера по возможности более высокой точке, чтобы возможно меньшая часть системы подвергалась воздействию аварийного напора.
- Следить за соответствием диаметров присоединительных патрубков сечению основного трубопровода. Снижение просвета недопустимо.
- Перед клапаном нельзя размещать вентили и другую запорную арматуру.
При неправильном монтаже повышается вероятность некорректного функционирования клапана и снижение защищенности всей системы.
Что подготовить для установки
Чтобы смонтировать защитную арматуру бытового класса потребуется:
- Газовый ключ. Также подойдет набор рожковых ключей или переставные клещи.
- Уплотнитель – лента ФУМ или сантехническая нить.
Клапан необходимо устанавливать, только когда бойлер выключен и в системе нет давления, а температура близка к комнатной.
Схема подключения
Если необходимо установить защитную арматуру на накопительный водонагреватель, подключенный к общедомовой магистрали, потребуется защитить бойлер от перепадов давления Для этого клапан ставят перед входным патрубком водонагревателя. В случае возможного гидроудара от сможет сбросить воду в дренаж и не допустить высокое давление внутрь прибора.
Ход работ
Прежде чем приступать к работе, следует внимательно изучить руководство пользователя, особенно тот раздел, в котором описана его установка. Следует также отключить квартирную разводку от стояка и слить воду из бойлера. Далее установка идет в следующей последовательности:
- Разметить точку монтажа.
- Обрезать лишнюю часть подводящего патрубка. Она должна быть равна длине корпуса устанавливаемой защитной арматуры.
- Нарезать резьбу (для стальной трубы) или навинтить зажимную муфту (для металлопластиковых).
- Обмотать резьбу подготовленным уплотнителем.
- Накрутить клапан на резьбу вручную. Убедиться в отсутствии перекосов.
- Затянуть резьбу ключом.
Далее нужно пустить на пробу воду и убедиться в герметичности соединений.
Заключение
Чтобы отопительная конструкция исправно работала, требуется не только снабдить узел котельной приспособлениями для повышения безопасности, но и правильно пользоваться оборудованием. Рекомендуется регулярно проверять исправность элементов единой системы, своевременно устранять мелкие неполадки.
Все запорные элементы и краны экстренного сброса всегда должны закрепляться прочно, быть рабочими, чтобы избежать разорванных труб или взрыва котла.
Наглядное объяснение принципа установки воздушного клапана можно посмотреть в следующем видео:
