Принцип работы редукционного клапана

Редукционный клапан давления: принцип работы

Газ или жидкость в магистральном трубопроводе часто находится под более высоким давлением, чем это нужно для того или иного потребителя.

Для того, чтобы снизить его до требуемой величины, применяют редукционный клапан.

Такие устройства используют также стабилизации напора в гидравлических системах различных приводов на транспорте и в технологических установках.

Назначение

Устройства предназначены для понижения высокого напора жидкости или газа, подаваемого из магистрали, до значений, необходимых для работы устройства-потребителя. Еще одно назначение редукционного клапана — поддержание постоянного давления на входе таких устройств.

Основные области применения гидравлических редукционных клапанов следующие:

• Водопроводные распределительные сети.
• Насосные установки.
• Оросительные системы.
• Противопожарные комплексы.

Правильно подобранный редукционный клапан дает следующие преимущества:

• Защита от резких перепадов напора, гидравлических ударов.
• Оптимизация расхода ресурсов, снижение издержек.
• Снижение уровня вибрации, нежелательных акустических эффектов (так называемое «гудение труб»).

Специалисты рекомендуют устанавливать редукционный клапан в следующих случаях:

• При давлении в магистрали выше 5 атм. (бар)
• Защита от бросков.
• Сложные распределительные системы в многоэтажных зданиях.
• Потребность в секциях водопроводной сети с разным напором.

Чтобы стабилизировать давление в отопительных контурах, применяется подпиточный клапан.

Виды регулировочных клапанов

Устройства разделяют на две подгруппы.

Они различаются конструкцией и принципом действия.

• Редукторы прямого действия. Давление в магистрали непосредственно действует на чувствительные элементы, управляющие регулировкой. Работает за счет энергии напора в магистрали.
• Редукторы непрямого действия. Давление воспринимается чувствительным элементом и предается на механизм, сравнивающий значение с заданным и управляющий исполнительными органами. Этот механизм может использовать электронные компоненты и требовать дополнительного питания.

Редукторы разделяются также по виду рабочей среды:

• Воздух.
• Газ (углекислый, ацетилен, аргон, кислород и т.п.).
• Масло в системах смазки и гидравлики.
• Вода в сетях водоснабжения и канализации.
• Теплоноситель в системах отопления.

Рабочая среда влияет на выбор конструкции, материалов, диапазонов регулировки.

Гидравлические редукторы, в свою очередь, бывают поршневые и мембранные. Поршневые отличаются тем, что изменения входного давления не влияет на стабильность параметров на выходе. Однако устройства такого типа намного более чувствительны к загрязнениям и посторонним включениям в потоке рабочей среды и требую установки фильтров. В мембранных редукторах перепады на входе сказываются на постоянстве напора на выходе, они неприхотливы и допускают значительные загрязнения жидкости. Для срабатывания им не требуется существенный перепад входного давления.

Клапан редукционный пружинного типа применяется для управления напором при подаче газов, воды, пара, растворов теплоносителей.

Функции редукционного клапана

• Понижение давления в отводе от главной магистрали.
• Стабилизация выходного давления на заданном уровне.
• Ограничение выходного давления до заданной величины.

Как работает редукционный клапан прямого действия

Основные элементы конструкции редуктора прямого действия следующие:

• Цилиндрический корпус имеет входной и выходной патрубок.
• По корпусу изнутри двигается золотник переменного сечения. Он может перекрывать входной и выходные патрубки.
• Сверху золотник поджат пружиной.
• Сила прижима задается регулировочным винтом.

Давление на входе (Рн) не вызывает перемещения золотника. Когда давление на выходе (Рред) падает ниже заданной величины, пружина отжимает сердечник вниз, открывая выходной патрубок и соединяя его с центральной камерой. Рн начинает действовать и на нижний срез золотника, отжимая его вверх, сжимая пружину и перекрывая выходной патрубок. По мере расхода жидкости потребителем в выходном патрубке Рред снижается, и пружина снова отжимает поршень вниз. Рабочий цикл повторяется.

Рн воздействует на обе поверхности камеры золотника с равной силой и не вызывает его продольного перемещения. Рред и сила пружины действуют на поршень в противоположных направлениях. Сила воздействия пружины задается регулировочным винтом. Чем сильнее он завернут, тем больше эта сила и тем большее давление воды требуется, чтобы ее уравновесить.

При росте Рред поршень будет двигаться вверх, постепенно перекрывая просвет входного патрубка, при этом будет снижаться и подача рабочей среды, снижая, таким образом, Рред.

Как только Рред снизится до заданной величины, пружина начнет отжимать поршень вниз, увеличивая просвет и поступление рабочей среды. Рн начнет увеличиваться. Одновременно этот механизм выполняет и функции обратного клапана.

При большом расходе клапан прямого действия будет вызывать большие колебания расходы продукта.

В этом случае разумно применить редукционный клапан давления непрямого действия.

Как работает редукционный клапан непрямого действия

Входной поток проходит чрез просвет между конической частью поршня золотника и седлом, и далее- в отводной канал. Сила давления в этом канале действует на нижний срез поршня золотника, отжимая его вверх. Это давление уравновешивается силой сжатия главной пружины и давлением на верхнюю часть поршня, куда рабочая среда поступает через дросселирующую заслонку. Далее отводной канал подходит к подпружиненному шарику, перекрывающему выход в дренажный патрубок. Сила сжатия этой пружины изменяется с помощью регулировочного винта.

Позиция золотника определяется равнодействующей Рред и давления в верхней камере.

Если давление в отводном канале превышает заданный регулировочным винтом уровень, шарик отжимается вправо, открывая путь рабочей среде в дренаж. Возрастает расход, и благодаря потерям в дросселирующей заслонке давление в верхней камере начинает снижаться. После сброса в дренаж некоторого ее количества давление падает до заданного, и пружина отжимает шарик к седлу, перекрывая клапан. Золотник перемещается в сторону меньшего давления, перекрывая входной патрубок, и Рред также снижается до установленной величины.

Где расположен редукционный клапан давления масла?

Стандартная технология эксплуатации предполагает встройку регулирующего механизма прямо в масляный насос.

В этом случае при необходимости выполнения ремонта придется демонтировать всю конструкцию независимо от характера поломки. Поэтому в современных моделях используется схема раздельной установки, при которой регулятор фиксируется рядом с насосом. В частности редукционный клапан давления масла может находиться за генераторной установкой, на крышке насоса или на фильтре.

Принцип действия

Как уже отмечалось, главным рабочим органом механизма является упорный болт. Он же оказывает давление на пружину и запирает тем самым клапан, регулируя объем подачи масла. Эффект регуляции достигается в момент, когда жидкость начнет преодолевать всю составную часть пружинного блока, выталкивая запорную панель. Происходит этот процесс на фоне повышения давления в контуре. В результате масло перейдет в специальную камеру, произойдет разгрузка давления и клапан вернется в исходное состояние.

На базовом уровне, независимо от регулятора, давление контролируется вращением коленвала. Он и задает первичный темп подачи жидкости, с которым впоследствии работает редукционный клапан давления масла. Принцип работы устройства основывается на разгрузке каналов циркуляции, когда скорость и объемы наполнения превышают допустимые величины. Этот процесс можно сравнить с функцией гидроаккумуляторов, емкости которых предназначены для приема избыточной воды, повышающей нагрузку на линию трубопровода. Только в случае с редукционным клапаном происходит переправление жидкости в картер.

Установка клапана

В соответствии с типовой схемой монтажа, механизм интегрируется в линию масляного трубопровода в доступном для этой операции участке. К слову, некоторые системы подачи жидкости изначально снабжаются патрубками для введения дополнительных контуров. Но важно учесть, что установку следует осуществлять только в точке после фильтра, иначе есть риск загрязнить и картер, и конструкцию регулятора. Механическая фиксация осуществляется крепежными винтами. Конкретная конфигурация монтажа зависит от размеров редукционного клапана давления масла – некоторые устройства и вовсе не требуют специального зажима в силу небольшой массы. Впрочем, надо иметь в виду и влияние колебаний, которые могут разболтать контур и даже при надежной установке в трубопроводе приведут к потере герметичности. Как минимум, следует общую линию подачи масла зафиксировать хомутами.

Техобслуживание клапана

Независимо от характера уже имеющихся поломок и слабых мест конкретной инфраструктуры обслуживания масла, нужно регулярно выполнять следующие мероприятия:

• Чистку масляного насоса, его контуров и поверхностей клапанов.
• Проверку технического состояния регулятора и всех его функциональных компонентов.
• Расходники и неметаллические элементы в системе необходимо заменять при первых же признаках износа.
• Регулярное обновление масла и фильтров.

Следует также тщательно следить за параметрами работы механизма. Если нужно искусственно поднять давление масла редукционным клапаном, то для этого существует два способа. Первый предполагает подкладку под пружинный блок нескольких шайб, а второй – притирку рабочих поверхностей в самом насосе. Обе меры повысят производительность механизма и оптимизируют процессы подачи смазочного материала.

Редукционные клапаны: устройство

Данный механизм состоит из следующих деталей:

• тарированная пружина;
• шарик;
• золотник;
• демпфер;
• подвод высокого давления;
• внутренние полости в корпусе для управления золотником.

Жидкость, которая подается от основной магистрали, поступает во внутреннюю полость управления и через специальную кольцевую щель между золотником и корпусом подается в отверстие, связанное со всей системой механизма.

В случае когда давление в магистрали поднимается, шарик внутри механизма также поднимается, и напор в полости управления уменьшается до нормы. Данное отверстие пополняется рабочей жидкостью с иных полостей, а также с отверстия малого сечения демпфера. Золотник может регулировать давление только в двух магистралях, перекрывая канал подвода рабочей жидкости с основной системы. Таким образом, данная деталь увеличивает сопротивление прохода жидкости, вследствие чего возрастает напор в полости, который определяется усилием тарированной пружины.

Когда давление в системе уменьшается, золотник под воздействием пружины перемещается, тем самым увеличивая кольцевую щель между двумя полостями. Редукционные клапаны в данном случае меняют напор подачи жидкости в одном из отверстий.

На выходе уровень давления остается неизменным и поддерживается устройством на оптимальном уровне, вне зависимости от напора гидролинии и расхода рабочей жидкости.

Редукционный клапан для регулировки давления воды

Зачастую причиной перепадов давления становится протечка кранов и прорыв труб. Из-за этого редукционный клапан в системе водяного снабжения является необходимостью, которая регулируется нормативными актами.

p, blockquote 1,0,0,0,0 —>

Регулятор – важнейший прибор, при помощи него происходит ограничение водяного давления в системе. Использование его необходимо для исключения аварийных ситуаций и сохранности труб, кранов и других составляющих. Плюс ко всему редукционный клапан значительно экономит воду.

p, blockquote 2,0,0,0,0 —>

Клапан редукционный Danfoss 7bis

Назначение

Редукционные клапаны служат для центральных, автономных и распределительных систем холодного водяного снабжения. Понижение давления нужно, первостепенно, для безопасного пользования бытовой и коммерческой гидротехники.

p, blockquote 3,0,0,0,0 —>

Для чего нужен редукционный клапан понятно, а вот используется он в:

p, blockquote 4,0,0,0,0 —>

• сетях водоснабжения;
• насосных установках;
• системах полива посевов;
• пожаротушительных системах.

Достоинства применения редуктора :

p, blockquote 5,0,0,0,0 —>

1. Защитная функция от разных гидравлических ударов, сильных перепадов давления.
2. Снижение расхода воды, и, как следствие, экономия средств.
3. Существенное понижение уровня шумов, а также вибрации.
4. Стабильное давление потока.

Редукционный клапан давления воды необходимо устанавливать в следующих случаях:

p, blockquote 6,0,1,0,0 —>

1. При статистическом давлении, превышающем 5 бар (1 бар равен 0,1 МПа).
2. Для предотвращения перепадов давления в сети питьевой воды рекомендуемого значения.
3. Если рабочее давление перед предохранительным клапаном превышает 80 % давления его срабатывания. Допустим, если давление срабатывания предохранительного клапана равняется 6 бар, редуктор устанавливается, если статистическое давление выше уровня 4,8 бар.
4. Тогда, когда многоэтажки подпитываются водой из общего насоса, и когда нужно организовать участки с различным давлением.

Виды регулировочных клапанов

Редукционный клапан Spirax Sarco BVR2S

Редукционные клапаны бывают двух видов и отличаются друг от друга принципом действия. Классифицируют их главным образом так:

p, blockquote 7,0,0,0,0 —>

1. Редукторы прямого действия. Принцип работы заключается в прямом контакте компонентов регулировки и измерения.
2. Редукторы непрямого действия. Здесь элемент измерения (допустим, датчик), передаёт сообщения на контроллер, который потом уже влияет на элемент регулировки.

Разница устройств ещё и в том, что если в первом случае не требуется дополнительного источника энергии извне, то во втором случае этот энергетический источник будет нужен всегда.

p, blockquote 8,0,0,0,0 —>

Кроме всего, исходя из сферы использования и рабочей среды, различают воздушные, газовые, масляные, паровые, водяные клапаны и пр. Это влияет на принцип и особенности конструкции определённых моделей арматуры для регулировки. Логично будет разделить предохранительную арматуру данного вида по среде работы, с которой она контактирует – агрессивной / неагрессивной.

p, blockquote 9,0,0,0,0 —>

Редуктор давления мембранный Watts DRV 15 N

Допустим, клапаны редукционные для регулировки давления воды разделяют на поршневые и мембранные. Главное отличие заключается в том, что поршневые работают таким образом, что перепады давления потока на входе не формирует перепадов на выходе. Мембранные же противоположны, и это можно посчитать минусом данного типа регулирующей арматуры. Вследствие конструктивных особенностей, поршневая арматура чувствительнее к загрязнениям, и поэтому ей нужны фильтры, плюс – своевременная чистка.

p, blockquote 10,0,0,0,0 —>

Регуляторы давления воды мембранного типа надёжнее в функционировании и не требовательны в пользовании, они не нуждаются в значительном перепаде давления для работы.

p, blockquote 11,0,0,0,0 —>

Также и пружинные клапаны используются в иных системах. Допустим, для подачи рабочей среды (газ, вода, пар либо гликолевый раствор) применяется аналогичная арматура предохранения.

p, blockquote 12,1,0,0,0 —>

Клапан редукционный поршневой Valtec

p, blockquote 13,0,0,0,0 —>

Принцип работы и установка редуктора давления

Принцип работы редукционного клапана не включает в себя ничего сложного. В основе лежит выравнивание усилий – пружина с клапаном сопротивляются диафрагме. Получается, если в комнате включили воду, выходной напор упадёт и клапан откроется, а давление будет нарастать до того времени, пока напряжения диафрагмы и пружины не сравняются.

p, blockquote 14,0,0,0,0 —>

Что касается установки редуктора, необходимо придерживаться определённых правил:

p, blockquote 15,0,0,0,0 —>

1. Монтаж должен осуществляться только в тёплом помещении с обогревом. При этом должен быть обеспечен лёгкий доступ к прибору.
2. Корпус прибора не должен деформироваться.
3. Направление потока воды обязано соответствовать стрелке на регуляторе давления воды.
4. Перед установкой обязательно проводят чистку труб, удаляют изнутри разные загрязнения.
5. Для последующего использования понадобится вентиль .

Установив сетчатый фильтр, вы тем самым избежите засорения конструкции, известковым налётом и прочим мусором.

p, blockquote 16,0,0,0,0 —>

Если по шагам расписать суть монтажа клапана, получится приблизительно такой список:

p, blockquote 17,0,0,0,0 —>

1. Первоначально убеждаемся, что вода в системе перекрыта, дабы избежать потопа.
2. Открываем все выходы для спуска воздуха и последующей промывки системы.
3. Производим монтаж вентилей до и после клапана для последующего обслуживания.
4. Сверяемся с направлением потока и стрелкой на корпусе.
5. Регулируем водяной редукционный клапан.

Замена редукционного клапана также не должна вызвать у вас трудностей.

p, blockquote 18,0,0,1,0 —>

p, blockquote 19,0,0,0,0 —>

Рекомендации по выбору редукционного клапана

Перед покупкой редуктора стоит внимательно изучить всю информацию о его видах, изготовителях, не забывать и про собственные требования и финансовые возможности.

p, blockquote 20,0,0,0,0 —>

Не стоит жалеть денег, купите фильтр для водяной очистки. Таким образом, вы убережёте редукционный клапан от скопления грязи и, соответственно, сделаете период его эксплуатации дольше.

p, blockquote 21,0,0,0,0 —>

Производители

Популярными моделями редукционных клапанов являются приборы Adca, Honeywell, модель Danfoss 7bis, Вrv2s и SRV 2S Spirax Sarco .

p, blockquote 22,0,0,0,0 —>

Датский редукционный клапан 7bis Данфосс с бронзовым корпусом имеет температуру перекачиваемой среды от -10 до +80 °C. Рабочее давление 16 бар. Диапазон настройки давления 1,0-5,5 бар. Заводская настройка давления равна 3 бар.

p, blockquote 23,0,0,0,0 —>

Устройство редукционного клапана Danfoss 7bis

Вrv2s и SRV 2S Spirax Sarco – отличие одного от другого в том, что редукционный клапан Вrv2s выполнен из чугуна с сильфоном из нержавейки, а SRV 2S Spirax Sarco – из нержавейки.

p, blockquote 24,0,0,0,0 —> p, blockquote 25,0,0,0,1 —>

Теперь вы знаете, что такое и для чего служит редуктор. Редукционный клапан – это незаменимый прибор, при помощи которого осуществляется ограничение давления воды в системе.