13.3.3 Предохранительные клапаны

Предохранительные клапаны служат для предупреждения возникновения в трубопроводе или в аппарате давления, превышающего допустимое. При повышении давления они сбрасывают часть среды в атмосферу (непосредственно или через поглотительное устройство). После снижения давления до нормы предохранительный клапан автоматически закрывается.

Такие клапаны устанавливают в котельных и компрессорных на трубопроводах, подающих вырабатываемую среду в цехи, а также на цеховых трубопроводах после редукционных клапанов. Обязательна также установка предохранительных клапанов на автоклавах. Предохранительные клапаны применяются на линиях не только газа и пара, но и жидкостей.

Предохранительные клапаны подразделяются на пружинные и рычажно-грузовые. В клапанах первого типа давление среды на золотник уравновешивается натяжением пружины, в клапанах второго типа - весом груза. Сила сжатия пружины или вес груза подбираются таким образом, чтобы при давлении среды, не превышающем допустимой величины, золотник был прижат к седлу, но при повышении давления на 10 - 15% он приподнимался.

Выпускаются как полноподъемные пружинные клапаны (с высотой подъема более 1/4 диаметра седла), так и малоподъемные (с высотой подъема менее 1/20 диаметра седла). Рычажно-грузовые клапаны изготовляются только малоподъемными.

Стальной малоподъемный пружинный предохранительный клапан, применяемый на трубопроводах для пара и газообразных сред при давлении приблизительно до 0,6 МПа (6 кгс/см2), изображен на рисунок .25. Нижним штуцером клапан присоединен к отростку трубопровода или к штуцеру аппарата. Боковой штуцер служит для отвода избытка среды при повышении ее давления. Золотник 6 прижимается к седлу пружиной. Сила ее сжатия регулируется в зависимости от требующемся давления среды ввертыванием резьбовой втулки 2 в крышку корпуса. Сверху крышка прикрыта колпаком, предохраняющим втулку от случайных ударов. Колпак 1 имеет ушко для опломбирования, чтобы предупредить возможность произвольного изменения регулировки клапана, что сделало бы бессмысленным его установку.

Пружинные предохранительные клапаны изготовляются из углеродистой стали на давление 0,1 - 70 МПа (1 - 700 кгс/см2) и из нержавеющей стали на давление 0,25 - 2,3 МПа (2,5 - 23 кгс/см2).

1 - колпак; 2 - резьбовая втулка; 3 - пружина; 4 - крышка; 5 - корпус; 6 - золотник.

Рисунок 236 - Малоподъемный пружинный предохранительный клапан.

1 - шток; 2 - рычаг; 3 - комплект

грузов; 4 - крышка; 5 - корпус;

6 - золотник.

Рисунок 237 - Рычажно-грузовой

предохранительный клапан.

Рычажно-грузовой предохранительный клапан показан на рисунок .26. Аналогично пружинному клапану, рычажный клапан устанавливается на трубопроводе или аппарате нижним штуцером. Через боковой штуцер отводится избыток среды. В отличие от пружинного клапана грузовой не имеет сальникового уплотнения в месте выхода шпинделя из крышки, поэтому он не обеспечивает полной герметичности. По этой причине его нельзя устанавливать на трубопроводах для огнеопасных сред, проходящих внутри помещений. Давление грузов передается на золотник 6 через рычаг 2 и шток 1. Сила, действующая на золотник, регулируется путем установки большего или меньшего числа грузов стандартных размеров и изменения места их установки по длине рычага. Для недопущения произвольного изменения регулировки рычажно-грузовые механизмы накрывают кожухами и опломбировывают.

Помимо изображенного на рисунке 237 однорычажного клапана выпускаются также двухрычажные клапаны, у которых в одном корпусе заключены два золотника, имеющие каждый собственные шток, рычаг и комплект грузов. Пропускная способность двухрычажного клапана несколько ниже пропускной способности двух однорычажных клапанов того же номинального размера.

Рычажно-грузовые клапаны изготовляются чугунными на давление -1,6 МПа (16 кгс/см2) и стальными на давление -2,5 МПа (25 кгс/см2).

При выборе типа предохранительного клапана руководствуются следующими соображениями.

1. Пружинные клапаны имеют значительно меньшие габаритные размеры по сравнению с грузовыми. В ряде случаев- это обстоятельство оказывается решающим. Например, на крышках автоклавов почти всегда приходится устанавливать пружинные клапаны, так как для установки грузовых клапанов обычно не хватает места вследствие обилия и громоздкости имеющейся там арматуры.

2. В предохранительных клапанах избыток усилия от веса груза или от натяжения пружины над усилием, стремящимся приподнять золотник, весьма невелик. В результате этого механизм предохранительного клапана склонен к вибрации, которая может изменить его настройку. Грузовые клапаны вследствие наличия длинного рычага с тяжелым грузом на конце и шарниров более чувствительны к вибрациям.

3. У грузового клапана при подъеме золотника нагрузка остается постоянной независимо от высоты подъема, у пружинного же клапана с увеличением высоты подъема реакция пружины увеличивается. С течением времени упругость пружины меняется в результате изменения структуры металла под воздействием высоких температур и переменных нагрузок. Подбор пружин для клапанов, работающих в условиях высоких температур, представляет известные трудности.

Обычно, если для установки предохранительного клапана имеется достаточно места, предпочтение отдается грузовому клапану.

Грузовые клапаны допускают установку в одном лишь положении, при котором золотник находится в строго горизонтальном положении, а шпиндель направлен вверх. Пружинные клапаны монтируются в любом положении.

Установка какой-либо запорной арматуры между источником давления и предохранительным клапаном категорически запрещается.

Среда, отводимая из предохранительного клапана при его срабатывании, направляется по выхлопному трубопроводу в атмосферу или в поглотительное устройство. Сечение выхлопного трубопровода должно быть достаточным, чтобы не допустить в нем значительное противодавление.

Выход газообразной среды (сжатого воздуха или пара) должен быть хорошо слышен с рабочего места аппаратчика. Иногда для этой цели на конце выхлопного трубопровода устанавливают свисток.

При отводе пара необходимо предусмотреть надежное удаление конденсата из выхлопного трубопровода.

Иногда взамен предохранительного клапана на сосуде или трубопроводе устанавливают предохранительную мембрану, разрывающуюся при превышении рабочего давления на 20 ? 25%.

1 - корпус; 2 - входной штуцер; 3 - выходной штуцер; 4 - дренажный штуцер. Рисунок 238 - Водоотделитель.

Мембраны обеспечивают безусловную герметичность, недостижимую при предохранительных клапанах, и надежность срабатывания. Они просты и дешевы в изготовлении. Их недостатком является одноразовость действия.