Принцип работы перепускного клапана в системе гидравлики

Алан-э-Дейл       09.09.2022 г.

Виды и конструкции

По принципам действия различают перепускные клапана с пружинным и мембранным конструкциями. Пружинные механизмы превалируют в системах, где сечение трубопровода составляет не более 200 мм, в других сетях водоснабжения и отопления используется рычажно-грузовой принцип.

Мембранные агрегаты используют все больше при работе с жидкотекучими средами, в которых имеется наличие твердых частиц.

В зависимости от среды трубопровода, перепускные устройства предназначаются для:

По назначению системы они применяются для трубопроводов:

  • холодного водоснабжения,
  • горячего водоснабжения,
  • отопления,
  • охлаждения,
  • кондиционирования.

В системах отопления и водоснабжения различают перепускные клапаны по своему предназначению:

  • для радиаторов;
  • для бойлера и байпаса;
  • для автоматической подпитки;
  • для низких или высоких давлений.

На данном фото представлен переливной клапан со шкалой настройки. Изготовлен из бронзы и латуни, предназначен для установки в системах центрального отопления.

Наряду с перепускными регуляторами в конструкцию отопления устанавливают:

  • воздухоотводчик для предотвращения воздушных пробок в трубах;
  • трехходовой клапан для смешения или разделения потоков горячей и холодной воды;
  • обратный, предотвращающий обратный поток в трубопроводе.

Для промышленных и коммунальных сетей применяют конструкции с условным диаметром DN до 500 мм и фланцевым соединением.

В автомобиле пропускные устройства бывают для:

  • турбины;
  • механизма подачи топлива;
  • системы охлаждения двигателя.

Перепускной узел турбины сбрасывает выхлоп газов, уменьшая силу напора в коллекторе. Тем самым он защищает двигатель от перегрева.

Назначение устройства

Любое теплоснабжение адаптируют для подходящей температуры и давления в системе. Исполнение такой задачи возможно с помощью соответствующих клапанных устройств.

Каждое устройство соответствует параметрам определенного теплового снабжения. Для этого рассчитываются характеристики, составляется определенная схема и выбирается оптимальный регулирующий клапан на отопление.

Основные критерии для выбора перепускного клапана:

  1. Температурный режим, потому что клапан должен работать даже при максимальных термических перепадах.
  2. Начальное и максимальное давление. У каждого изделия имеются свои пределы срабатывания. Они должны быть меньше на 10% по сравнению с максимальным.
  3. Какой теплоноситель внутри клапана. Здесь используется как вода, так и антифриз. Но во втором варианте возможны проблемы. Воздушный клапан не рассчитан на работу с жидкостями плотнее воды.

Подходящий вариант подбирается еще на этапе расчета. Работа устройства и схожих элементов должна состоять в стабилизации системы при возникновении критических ситуаций

Очень важно знать виды клапана и их особенности

На видео представлена характеристика одного из видов клапанов системы отопления:

Для чего служит перепускной клапан в трубопроводе

Во время работы отопительной или водонагревательной систем объем рабочей среды может меняться. Повышение или снижение давления теплоносителя негативно сказывается на работоспособности теплового контура: может привести к неравномерному прогреву, завоздушиванию узлов системы, поломкам. Сказывается изменение напора рабочей среды и на комфорте: неконтролируемо меняется температура в помещениях, а трубы начинают гудеть и вибрировать

Чтобы этого не происходило, важно поддерживать баланс давления в трубопроводе. Постоянно следить за давлением, стравливать или добавлять теплоноситель вручную несложно, но эту рутинную работу лучше доверить автоматике

Постоянно следить за давлением, стравливать или добавлять теплоноситель вручную несложно, но эту рутинную работу лучше доверить автоматике.

Классификация

пружинные – в таких устройствах шток золотника подпружинен и при нормальном давлении клапан перекрыт. Как только давление начинает нарастать, пружина сжимается и увеличивается проходное отверстие – излишки теплоносителя сбрасываются в отдельную емкость или в обратку;

устройства рычажного типа отличает большая цена и возможность гибкой регулировки требуемого для его открытия усилия. Груз находится на рычаге, причем закреплен он на нем так, что может перемещаться. Регулируя положение груза на рычаге можно увеличивать/уменьшать требуемое для его открытия усилие.

Образец рычажного типа

Можно привести классификацию и по степени и способу подъема:

  • если подъем не превышает 0,05 высоты седла, то такое устройство считается малоподъемным;
  • полноподъемное устройство обеспечивает перемещение затвора на расстояние равное высоте седла (или даже превышающее его).

Что касается способа регулировки, то обратный клапан для отопления может быть:

  • с плавной регулировкой – как пример можно привести пружинный тип. Перемещение затвора зависит от давления в трубе;
  • с 2-ступенчатой регулировкой – задается некое пороговое значение давления, при превышении которого автоматически полностью открывается проходное отверстие, причем это происходит практически мгновенно. Применяется в промышленности, где потеря даже нескольких секунд может привести к серьезным последствиям.

Обратные и перепускные устройства

Обратный клапан в системе отопления позволяет теплоносителю передвигаться только в одном направлении. Подпружиненный шток пропускает воду только в одном направлении. 

Устройство обратного клапана

Иногда вместо предохранителя открытого типа используется перепускной клапан для отопления.

Основная его функция та же – выравнивание давления в системе, но если открытый вариант просто сбрасывает излишки теплоносителя, то перепускной аналог воду перенаправляет в пределах отопительного контура.

Если перед радиаторами установлены термостаты, то в теплое время может сложиться ситуация, когда все они достаточно сильно перекрывают поступление воды в батареи. В результате в подающей трубе растет давление.

Если на выходе из котла установлен перепускной клапан, то он просто часть теплоносителя передаст из подающей в отводящую трубу. Так что, если используется клапан отопителя, то дополнительная защита системы обогрева необходима.

Схема размещения

Трехходовые клапаны

Главным отличием устройства этого типа является конструкция – 1 вход и 2 выхода.

Благодаря этому трехходовое устройство можно использовать для смешивания горячего теплоносителя с остывшим.

Схема работы 3-ходового клапана

Трехходовой клапан позволяет организовать подмес теплоносителя из обратки в подающую трубу и исключить риск подачи слишком горячей воды.

трехходовой клапан для отопления позволяет изолировать один отопительный контур от другого (это может понадобиться если используются разные теплоносители).

Внутри корпуса находится либо заслонка, либо шар, поворотом которого регулируется ток теплоносителя. Для управления заслонкой может использоваться сервопривод, соединенный с комнатным термостатом.

Виды и конструкции

Устройство выпускается в виде механики непрямого и прямого действия.

Прямой автомат отличается простой внутренней конструкцией. Заслонка работает от давления теплоносителя. Устройство применяется из-за удобства эксплуатации, нечувствительности к загрязнениям и надежности. Автоматика отличается пониженной точностью при настройке номинальных показателей.

Автоматика непрямого действия содержит датчик давления и два клапана:

  • главный, движущийся от поршневого привода;
  • импульсный, имеющий небольшой диаметр.

При снижении напора в магистрали меньший клапан оказывает давление на поршень, отчего двигается главная заслонка. Регулируется пропускная способность автоматического устройства непрямым методом. Клапаны регулируются точнее, но ненадежны из-за множества рабочих элементов.

В системах используются разные приборы нагревания. Для каждого типа требуется переливной клапан разной конструкции:

  1. Прямой клапан ставится в электрических системах, работающих на дизеле или газе.
  2. Твердотопливные агрегаты быстро не отключаются, плавной регулировки не получается. Применяются клапаны, реагирующие на изменение температуры энергоносителя и повышение напора. Автоматика соединяется с холодным трубопроводом и внешней канализацией.
  3. Регулирующая рукоять используется в домах, где владелец может самостоятельно выставить допустимое давление.
  4. Автоклапан не применяется в открытых магистралях. Расширительный бак регулирует напор в сети путем компенсации.

Назначение и место установки

Монтаж термостатического клапана осуществляется методом его врезки в систему на небольшой дистанции от насоса, который осуществляет подачу жидкости. Этот участок находится между обраткой и контуром подачи. Благодаря режиму настройки максимально допустимой границы давления рабочей среды, владелец может самостоятельно выполнить настройку прибора.

Как правильно устанавливать циркуляционный насос?

Основное предназначение регулировочных термостатических клапанов заключается в обеспечении стабильной разницы в давлении между обратным и подающим трубопроводами в отопительных системах закрытого типа. Если тепловая нагрузка снижается — термостатические радиаторные вентили закрываются, и как следствие — перепад давления между обратным и подающим трубопроводами становится выше.

С применением перепускного клапана вы получите ряд достоинств:

  • нагрузка на насос будет гораздо ниже;
  • на котле будет появляться гораздо меньше ржавчины;
  • процесс работы отопительного прибора будет бесшумным;
  • температура рабочей среды в обратном трубопроводе будет выше.

Клапан прямого и непрямого действия

Регулирующая давление арматура разделяется на устройства прямого и непрямого действия.

  • Первый тип клапана имеет простую конструкцию: пружина приводится в движение затвором, на который напрямую давит теплоноситель. Такие устройства недороги, просты в эксплуатации, надежны, нечувствительны к загрязнениям, но не очень точны в настройках.
  • Устройства непрямого действия, называемые также импульсными, имеют главный клапан с поршневым приводом, импульсный клапан меньшего сечения и датчик давления. При изменении давления малый клапан давит на поршень, который и приводит в движение главный клапан, регулирующий пропускную способность устройства. Таким образом, управление потоком происходит опосредованно, непрямым способом. Клапаны этого типа менее надежны в силу большего количества деталей, дороги, но точнее настраиваются.

Разновидности перепускных клапанов

При похожести принципа действия и характеристик работы устройства имеют добавочные различия.

Способ присоединения

На магистралях небольшого диаметра (до 150 мм) входные и выходные отрезки трубы в большинстве случаев исполняются под крепёжное соединение в виде резьбы. Варианты – наружная или внутренняя резьба отрезка трубы. На трубопроводах большого сечения применяется подключение способом сварки или с использованием соединений фланцевого типа.

Фланцевые клапана крупного диаметра

Направление потока

Вентиль, устанавливаемый по большей части потоке, в большинстве случаев имеет угловую форму для подсоединения отводящего контура. Клапана, включаемые в байпасную магистраль, могут быть и прямоточными.

Перепускной клапан прямого потока

Энергичный компонент

В большинстве случаев перекрытие отверстия для выхода выполняется затвором или заслонкой. Но в определенных конструкциях запорным элементом считается диафрагма, совмещенная со штоком. Использование диафрагменных вариантов рекомендуется в магистралях со средой для работы, содержащей кроме жидкости или газа твёрдые частицы.

Механизм действия

Отличие в способе влияния на элемент запорный обусловило возникновение 2-ух типов вентилей.

  • Прямого действия. Обычное устройство которое работает механически, в котором тепловой носитель прямым образом влияет на энергичный компонент клапана. Дешевые и сравнительно обыкновенные в обслуживании.
  • С компонентами непрямого влияния. Практически состоит из 2-ух вентилей. Клапан небольшого диаметра не прекращает работу как измеритель давления и при срабатывании управляет штоком главного затвора, который и открывает слив в обводной канал. Отличаются более точной настройкой порога срабатывания.

Перепускной клапан

Перепускной клапан служит для слива рабочей жидкости в системе при работающем насосе и выключенном потребителем ее гидравлической энергии.

Перепускной клапан (рисунки 6.5, а, б

) состоит из корпуса1 , клапана2 , цилиндрической пружины3 , запорного клапана4 , рабочей полостиА , сливного каналаБ и канала управленияС .

Рисунок 6.5 — Перепускной клапан:

а

— закрытое положение;б — рабочее положение;1 — корпус;2 — клапан;3 — пружина;4 — запорный клапан

При функционировании гидропривода золотник управления перекрывает канал управления С

, а жидкость через рабочую полостьА поступает к исполнительному рабочему органу, давление жидкостир над цилиндрической частью клапана и давление в рабочей полости равны, поэтому за счет разности площадей верхней и нижнейS частей клапана и жесткостис пружины возникает силаFр , прижимающая конус клапана к седлу.

Если золотник управления открывает канал С

и соединяет его со сливом, то за счет разности давлений в надклапанной камере и рабочей полостиА происходит подъем клапана, часть рабочей жидкости проходит через сверление в цилиндрической его части и через запорный клапан на слив, а основной поток жидкости в полостьВ . При этом происходит разгрузка насоса, так как давление нагнетания равняется давлению слива жидкости.

При расчете предохранительных клапанов, необходимо подбирать параметр посадочного гнезда и жесткость пружины, так как давление жидкости р

1 действуя на поверхность клапана, площадьюS создает силуF 1, противодействующую силе сжатой пружиныF пр. При нормальной работе гидроприводаF 1F пр, клапан закрыт.

Расход через золотник клапана определяется по формуле:

, (6.1)

где μкл — коэффициент расхода, μкл = 0,6–0,72;

S

кл — площадь дроссельной щели;

ρ — плотность рабочей жидкости;

р

1 — давление срабатывания предохранительного клапана;

Для шарикового клапана:

, (6.2)

, (6.3)

, (6.4)

где D

— диаметр проходного сечения нагнетательного отверстия клапана;

D

у — наружный диаметр уплотнительного пояска клапана.

Для конусного клапана площадь:

, (6.5)

Что собой представляет и для чего он нужен

Объем теплоносителя меняется в процессе работы. Изменение напора ухудшает работоспособность тепловой магистрали. Трубы прогреваются неравномерно, в отдельных участках скапливается воздух, приходят в негодность узлы. Баланс давления поддерживается вручную, но лучше изменение количества топлива доверить автоматике, для чего нужен клапан в системе.

Технические характеристики устройства:

  1. DN — номинальный диаметр патрубков для подсоединения. Значение используется в случае стандартизации типовых размеров коллекторной арматуры. Фактический DN может незначительно изменяться в сторону увеличения или уменьшения. Аналогичная характеристика применялась в постсоветский период для обозначения диаметра условного прохода — Ду.
  2. PN — номинальный размер давления жидкости или газа при температуре +20°С. Повышение давления в системе остается в нормативных пределах, обеспечивается безопасность эксплуатации. Характеристика применялась в аналогичном обозначении Ру автоматики в постсоветском периоде.
  3. Kvs — коэффициент способности пропускать объем жидкости при нагревании теплоносителя до +20°С. Снижение напора в автоматике показывает 1 бар. Коэффициент применяется в расчетах гидравлических систем для выявления потерь давления.
  4. Диапазон настройки — разница изменения давления, поддерживаемого автоматическим устройством. Показатель зависит от степени упругости пружины.

Разновидности и конструкция

Расположение и конструктивные особенности редукционного клапана зависит от типа исполнения топливного насоса высокого давления.

Многосекционные ТНВД

Клапан размещается на передней стенке корпуса топливного насоса высокого давления. Он является связующим звеном между каналами подачи топлива и нагнетающими секциями. В зависимости от конструктивного исполнения корпуса, перепускные клапаны делят на две категории:

  • Изготавливают в виде пустотелого болта, внутри которого располагается запорно-регулирующий элемент. Болт фиксирует ниппель с обратной магистралью, по которой топливо попадает обратно в бак. Топливо попадает в магистраль через отверстия на стенках болта.
  • Клапан представляет собой двухсторонний резьбовой штуцер, к наружной части которого крепится топливная магистраль обратки. Запорный элемент располагается внутри корпуса.

Принцип работы перепускного клапана не зависит от типа исполнения корпуса. При низком давлении пружина фиксирует запорный элемент в закрытом положении. По достижению установленного порога срабатывания клапан открывает для сброса излишков давления.

В топливных насосах многосекционного типа перепускной клапан выполняет исключительно регулирующую функцию. Удаление воздуха из магистралей осуществляется с помощью жиклера, установленного на фильтре тонкой очистки.

Распределительные ТНВД

В топливных насосах высокого давления распределительного типа перепускной клапан выполняет аналогичные функции – устройство поддерживает давление стабильное давление в системе. Он располагается на корпусе ТНВД, а фиксация осуществляется с помощью резьбового соединения.

Помимо классических редукционных клапанов, конструкция некоторых топливных систем может включать специальное комбинированное устройство – клапан дросселирования перепуска. Данный элемент устанавливают в контур низкого давления. С его помощью осуществляется отвод топлива к баку, охлаждение насоса подкачки, а также удаление воздуха из системы.

Классический клапан дросселирования перепуска представляет собой пустотелый болт, внутри которого находится запорно-регулирующий элемент – шарик, нагруженный пружиной. Величина коэффициента упругости пружины зависит от конкретной модели ТНВД. Основное отличие от перепускных клапанов заключается в наличие дросселя, соединенного с линией обратки, параллельно основной магистрали.

С помощью дросселя осуществляется автоматическое удаление воздуха. Стоит заметить, что через клапан дросселирования в бак постоянно поступает топливо, независимо от давления в системе и режима работы двигателя.

Для чего служит перепускной клапан в трубопроводе

Во время работы отопительной или водонагревательной систем объем рабочей среды может меняться. Повышение или снижение давления теплоносителя негативно сказывается на работоспособности теплового контура: может привести к неравномерному прогреву, завоздушиванию узлов системы, поломкам. Сказывается изменение напора рабочей среды и на комфорте: неконтролируемо меняется температура в помещениях, а трубы начинают гудеть и вибрировать

Чтобы этого не происходило, важно поддерживать баланс давления в трубопроводе

Постоянно следить за давлением, стравливать или добавлять теплоноситель вручную несложно, но эту рутинную работу лучше доверить автоматике.

Существует несколько видов регулирующей арматуры, которая справляется с этой задачей лучше, чем человек.

Перепускной, или переливной, клапан позволяет стабилизировать давление в трубопроводе путем перенаправления рабочей среды через дополнительную ветку трубопровода, называемую байпасом.

Регуляция происходит не единоразовым или периодическим стравливанием излишка теплоносителя, а порционно, благодаря чему поддерживается напор жидкости или газа постоянно на одном уровне.

Устройством можно и нужно оснащать трубопроводы любой сложности, но больше всего в регулировке напора нуждаются:

многоконтурные отопительные системы – в случае отключения одного из контуров уменьшается потребление теплоносителя и увеличивается давление, что может вызвать порывы трубопровода, перегрузить насос и теплогенерирующий прибор – чтобы этого избежать, нужно снизить давление и поддерживать его на нужном уровне;
отопительные системы, оснащенные терморегуляторами, и системы горячего водоснабжения – при настройке температуры изменяется объем потребляемого теплоносителя, и нужно быстро восстановить баланс давления в контуре;
системы водоснабжения, оснащенные водонагревателями накопительного типа – в бойлере и трубопроводе вода находится под высоким давлением, а так как от постоянной регулировки и частых включений-выключений воды рывками меняется объем подаваемой жидкости, то давление рабочей среды особенно важно регулировать, чтобы не произошло аварии и не сломался водонагреватель.

Рекомендуем ознакомиться: Особенности использования запорно-регулирующего клапана с электроприводом

Клапаны в СО — перепускной клапан системы отопления и трехходовой клапан на системе отопления

Название слесарных отопительных механизмов имеет одну особенность — прилагательное в их названии прямо указывает на то, какую функцию выполняет этот механизм в системе водяного отопления.

Виды клапанов обратного типа для байпаса и бойлера

Так, если речь идет про предохранительный клапан, можно заключить, что такой клапан служит для защиты системы от неожиданных нагрузок, которые могут нарушить функционирование системы в целом. Рассмотрим, какими бывают предохранительные клапаны и какую функцию они выполняют.

Муфтовые предохранители. Представляют собой механизм, снабженный резьбой с двух сторон, и прокладкой с внешней стороны. Устройство работает на базе пружины, которая держит шток.

Если приложить усилие, шток вдавливается, открывая тем самым проход. Если с обратной стороны оказывается давление, блокировка имеет свойство к усилению.

Для сброса давления в системе отопления разработаны специальные устройства. Такие устройства отливаются из латуни и содержат внутри пружину из нержавеющего материала, а также тарелку штока из термоустойчивого пластика. Эти механизмы устанавливаются в контур непосредственно после циркуляционного насоса.

Принцип действия этого механизма заключается в том, что на его пластиковую плоскость оказывает давление вода, сжимая, тем самым, пружину и открывая проход. Однако в тех случаях, когда давление в системе превышает 20 бар, то пластиковая плоскость дожимается до штока, а тот в свою очередь, открывает выход наружу.

Так называемый перепускной клапан системы отопления ставится на емкости с высоким давлением (например, бойлер электрического типа).

Принцип его работы такой же, однако здесь имеется отверстие для локального слива воды с помощью флага, который отодвигает шток и освобождает выход.

Перепускной клапан системы отопления обычно используются в системах канализации в целях безопасности — для защиты от давления обратного потока, что бывает особенно актуально весной, в периоды проливных дождей и прочих аналогичных погодных условий. Таким образом, использование перепускного клапана системы отопления является необходимым условием при монтаже отопительных систем.

Следует иметь в виду, что такие клапаны используются для систем, где отсутствует большое давление. Кроме того, теплоноситель должен быть чистым.

Виды трехходовых клапанов

Трехходовой клапан на системе отопления нужен для того, чтобы теплоноситель имел возможность охладиться. Варианты исполнения таких клапанов могут быть в виде механизмов с ручным управлением, сервоприводом или электроприводом.

Трехходовой клапан на системе отопления имеет простую конструкцию, имеет входящие и выходящие отверстия.

Поток в эти отверстия регулируется специальной заслонкой в виде штока или шара. При вращении этот шар направляет поток в нужное отверстие.

Трехходовой клапан на системе отопления тоже является предохраняющей арматурой, но устанавливается на контуры с низкой температурой (например там, где батареи примыкают к теплому полу и при этом являются устройствами, функционирующими от одного и того же источника тепла).

Это бывает необходимым в тех случаях, когда требуется снизить температуру на одном из участков контура. Дело в том, что регламентом не предусмотрено использование разных отопителей в одном контуре. Поэтому когда теплоноситель попадает в контур одинаковым, то чтобы понизить его температуру, подача подпитывается теплоносителем возврата.

Этой мерой обеспечивается более низкая температура тех же теплых полов по сравнению с радиаторами.

Смешивание воды может происходить как в автоматическом, так и в ручном режиме. Для функционирования в автоматическом режиме на низкотемпературный контур требуется установить специальные датчики, которые будут подавать информацию на сервопривод.

Трехходовой клапан на системе отопления изготавливается из разных материалов, при выборе следует иметь в виду, что сталь и чугун подходят для общественных и производственных помещений.

Латунные изделия применяют в домашних условиях.

Отличия от других видов защитных клапанов

Похожим устройством и принципом действия обладают и другие вентили, устанавливаемые для безопасной работы трубопроводов. Но они различаются по назначению и предъявляемым требованиям.

Тип клапана Механизм действия Принцип работы
Перепускной Устанавливается в обходном контуре и перенаправляет в него часть потока Постоянно работает по мере необходимости
Предохранительный Снижает давление в системе, выбрасывая часть носителя наружу При аварийном повышении давления
Редукционный Изменяя свою пропускную способность, регулирует напор в части основного контура, расположенной после места его установки Постоянная работа

Перепускной вентиль уменьшает нагрузку на насосы системы без изменения количества носителя в ней.

Советы по настройке и обслуживанию

Ставить вентиль с регулировкой диапазона избыточного давления стоит тем, кто уже имеет опыт в расчете требуемого значения. Открытие сливного отверстия начинается при давлении, выбранном настройкой. Но полностью оно открывается обычно при давлении, превышающем начальное значение на 20%. Но расчет не может базироваться только на этом показателе, потому что такое понижение рабочего напора в системе носит нелинейный характер. Сброс части носителя уже приводит к уменьшению нагрузки на затвор клапана. Поэтому для точного расчета пропускной способности устройства ориентируются на диаграммы, приводимые в техпаспорте.

Следует учитывать, что погрешность настройки большинства регуляторов составляет 10%. Для первоначальной регулировки и последующего контроля рекомендуется устанавливать манометры до и после точки перепуска.

Сама настройка проводится либо сдвигом бегунка вдоль шкалы, либо вращением регулировочного винта. После установки и проверки требуемого значения, винт закрепляется зажимной гайкой.

Текущий уход за перепускным клапаном заключается в ежемесячном контроле начального давления срабатывания и скорости его открывания. Следить нужно и за состоянием фильтров.

При неправильной работе клапана следует его демонтировать, разобрать и промыть все детали. Возможно, неисправность вызвана простым засорением механизма.

Любой дом должен иметь перепускной клапан системы отопления. С его помощью можно менять параметры теплового снабжения. Сюда относится как стабилизация работы, так и настраивание автоматического порядка, а также иные операции

Но очень важно правильно выбрать перепускной клапан, который обеспечит необходимые параметры и подойдет для конкретной системы отопления в доме

Гость форума
От: admin

Эта тема закрыта для публикации ответов.