Клапан сброса избыточного давления: устройство, назначение, применение

Воздушный обратный клапан для компрессора своими руками

Т.к. тема про компрессор разрослась аж до 3 записей, мной решено создать запись затрагивающую все аспекты сборки самодельного компрессора на базе головы ЗИЛ-130. От идеи до воплощения. Данная запись будет периодически обновлятся. Собирать/ купить готовый личное дело каждого. Схожий компрессор по производительности и литражу я обнаружил от 15 тысяч. Привод прямой( ресурс маленький). Покумекав, начал сборку своего.

(накопитель сжатого воздуха), чем больше — тем лучше( для прямого привода большой ресивер -> быстрый износ поршневой) для подкачки шин и редкой поэлементной покраски 50 -100 литров вполне достаточно. Большой ресивер позволит получить более стабильный результат. 2)Двигатель (электрический) для привода компрессорной головы (рекомендуется с запасом20-40%, во избежании возможных проблем незапуска под нагрузкой). (как правило двигатели стоят асинхронные с конденсаторами) 3)Защитная решетка (чтоб руки на ремень не намотало) 4)Приводной ремень (как правило клиновидный, в случае адского перегруза проскользнет и не убьет мотор) 5)Обратный клапан ( необходим для запуска компрессора под нагрузкой, принцип работы: в ресивер впускать из ресивера не выпускать) 6)Трубка подачи воздуха в ресивер(как правило медная, или алюминиевая). 7)Компрессорная головка ( как правило ставятся под охлаждение воздухом, в нашем случае охлаждение водой/антифризом, при длительной работе желательно), от неё зависит производительность системы в целом.Прессостат -сердце компрессора, в данной коробушке находится реле давления, как правило отрегулировано на : 8 атмосфер выключение мотора, снижение давления до 4-6 атмосфер запускает мотор и так по кругу. Так же в этом узле находится регулятор давления с двумя манометрами — его задача выставить нужное пользователю давление под конкретный инструмент, например под краскопульт. Теперь о манометрах, как правило их два, один показывает давление в ресивере, второй отображает расход воздуха на инструмент. Регулятор на выходе имеет присоединительную арматуру: либо это рапид, либо байпас. Еще есть вариант елочка). Данный узел имеет маленькую но крайне важную деталь — клапан сброса давления( в простонародье пердунок).Необходим в случае отказа прессостата. 9)Сливной кран — функция освободить ресивер от конденсата( а он будет в любом случае).

Теперь разберем следующую неочевидную вещь: для чего делается такая длинная магистраль от головы до ресивера? Необходимо для более легкого запуска компрессора. Принцип работы данного узла прост- воздух из компрессорной головы проходит по магистрали через обратный клапан в ресивер. Компрессор отключился — обратный клапан запер воздух в ресивере, воздух стоит в трубке. Клапана компрессора не настолько герметичны и понемногу стравливают воздух, тем самым давление в трубке падает. Мотору необходимо несколько мгновений чтобы выйти в рабочий режим, и эти несколько мгновений обеспечивает трубка и обратный клапан.

Второе, для снижения конденсата на выходе из компрессора, ввод воздуха рекомендуется делать дальше от выхода.

Итак разобравшись с конструкцией компрессора, и уяснив некоторые аспекты, было решено ваять конструкцию, которую не сложно повторить.

— бытовой пропановый баллон 40-50 литров.( Перед сваркой произвести дегазацию, я не несу ответственности за ваши необдуманные действия.) В тело ресивера вварены: кусок водопроводного сгона под клапан обратного давления 1/2 дюйма, кусок водопроводного сгона под кран слива конденсата, гайка М12 под клапан аварийного давления, (ранее это был клапан под резьбу 1/4, плашкой перерезал под М12). Выход воздуха осуществляется через горловину баллона — сгон 3/4 дюйма, вкручивается в баллон( в баллоне резьба 3/4 к(конусная), вкручивается без проблем.

Для обеспечения корректной работы компрессорного оборудования используются различные технические устройства, среди которых можно выделить обратный клапан для компрессора. Без данного узла практически невозможно представить работу оборудования, предназначенного для сжатия воздуха.

Стук и грохот в цилиндре и поршневой группе

Одной из причин поломки компрессора является неисправная поршневая группа. Распознать дефект данной системы достаточно просто. Обычно они сопровождаются стуком, грохотом, скрежетом и другими звуками металлического характера. Если компрессор стучит, значит неисправна его нагнетательная часть, где много металлических деталей, которые взаимодействуют друг с другом. Из-за их трения и износа появляются посторонние шумы и неприятные звуки.

Не стоит запускать с такой поломкой, по возможности необходимо устранить, как только вы услышали первые признаки их проявления. Основные неисправности если компрессор начал стучать и громко работать, чем прежде:

Разбились износились подшипники, втулки шатуна
Вышли из строя подшипники на коленчатом вале.
Износился поршень, кольца, палец на поршне
Изношен цилиндр
Ослабли болты крепления цилиндра и головки
Попала твёрдая частица в цилиндр
Охлаждающая крыльчатка разболталась на шкиву

Изменение диаметра поршня, цилиндра
Искажение формы формы зеркала цилиндра
Риски, царапины, задиры на стенках цилиндра
Трещины основной рабочей части
Трещины и поломки фланцев

При длительной эксплуатации вследствие износа появляются риски на зеркале цилиндра, увеличивается внутренний диаметр втулки под эксцентриковый вал. При ремонте цилиндры восстанавливают путём запрессовки в них гильз. Изношенные втулки под эксцентриковый вал заменяют. Данный ремонт достаточно сложно выполнить своими руками без необходимого инструмента и оборудования. Так как наиболее трудоёмким и ответственным этапом является восстановление цилиндра. Растачивание выполняется на вертикально-расточном станке с использованием специального приспособления.

Это, что касалось цилиндра, ниже рассмотрим основные неисправности картера компрессора.

Трещины в стенках полостей блока картера
Отклонения размеров и формы посадочных площадок
Коробление посадочных мест
Разбились посадочные места под подшипники коленчатого вала

При износе данных узлов, они подлежат замене на новые. Отверстие под подшипники растачивают на горизонтально-расточном станке под больший диаметр подшипников или под запрессовку втулки с последующей расточкой запрессованной втулки под необходимый диаметр. Ремонт компрессора такой сложности стоит выполнять квалифицированными специалистами.

Ниже, запчасти «ремкомплект» для проведения капитального ремонта компрессора, поршневой группы.

Особенности устройства

Обратные клапаны используются во многих сферах. Подобные устройства чаще всего работают в тандеме с какими-либо резервуарами или компрессорами. Основная задача обратного клапана – не допустить потерь нагнанного в систему давления и ограничить доступ нежелательных элементов внутрь системы.

За отсутствием такого механизма КПД оборудования заметно уменьшается. К примеру, компрессоры вынуждены работать практически без остановки, что сказывается не только на эксплуатационном ресурсе техники, но и на счетах за электричество.

Сферы применения обратных клапанов:

системы, работающие с перегонкой жидких сред;
газовые магистрали;
холодильное оборудование;
вентиляция;
сантехническое оборудование.

Кроме поддержания давления в системе обратные клапаны не допускают проникновение жидких сред в компрессор

При больших объёмах перегонки, равно как и серьёзной нагрузке на технику очень важно сохранить герметичность оборудования. Этот момент также критичен при работе с газообразными составами, в особенности горячими

В кондиционировании и схожем оборудовании такие клапаны выполняют две важные функции:

Ограничивают доступ обратной конденсации.
Обеспечивают беспрепятственную перегонку фреона от горячей части испарителя до холодной.

Обратные клапаны часто используют в вентиляционной технике, причём как в бытовых, так и промышленных сферах. Оборудование такого плана можно увидеть в квартирах – кухнях и ванных комнатах, в офисах, местах общественного питания, а также на строительных площадках и других технических объектах.

Обратный клапан выполняет следующие функции:

повышает качество тяги на сложных многоуровневых участках;
ограничивает доступ холодных потоков извне;
предохраняет помещение от проникновения токсичных сред, а также неприятных запахов;
при пожарах препятствует попаданию продуктов горения.

Аналогичным образом обратные клапаны используют в сантехнических и других системах, где требуется отсечка нежелательных элементов.

Клапаны для компрессора – какие бывают

Воздушный компрессор — это агрегат, принцип действия которого основан на сжатии и подачи воздуха к пневматическому оборудованию под необходимым давлением. Такие установки являются незаменимым элементом как в быту, так и в промышленности, являясь автономно функционирующей технической единицей или будучи включенными в более сложные электроприборы (например, климатическое либо холодильное оборудование). Принципиальная схема любого компрессора включает рабочую камеру и систему клапанов. А поскольку данные аппараты, как и любые другие механизмы, могут ломаться, то необходимо знать, как они устроены, какие бывают клапаны, как правильно их выбрать или изготовить самостоятельно. Обо всем этом – в материале далее.

Устройство и принцип работы

В конструкцию обратника входят следующие элементы (см. рис. ниже):

металлический корпус (3);

клапан (6), который перекрывает входное отверстие и оборудован направляющими ребрами, предотвращающими перекос;
резиновое кольцо (5), установленное в верхней части клапана (6);
пружина (4), которая прижимает резиновое кольцо к входному отверстию и одевается на выступы, находящиеся на пробке (1) и на клапане (6);
пробка, которая имеет уплотнение в виде картонной прокладки (2) и позволяет разобрать узел для чистки и ремонта.

Обратный клапан работает по следующему принципу. При включении компрессора воздух, проходя через всасывающий клапан цилиндра, попадает в камеру сжатия, после чего выходит через выпускной клапан и поступает на входной штуцер обратника (7). При достижении определенного давления, клапан (6) вместе с резиновым кольцом поднимается и сжимает пружину (4). В результате открывается проход для воздуха. Воздух перемещается в полость корпуса (3) и далее – в выходной штуцер, соединенный с ресивером. После выключения агрегата клапан (6) под воздействием пружины и давления воздуха из ресивера возвращается на место и перекрывает впускное отверстие.

Предохранительный клапан

Сбросной (другое название – предохранительный) клапан служит для аварийного стравливания давления и является конечным устройством, оберегающим подключенное к компрессору пневматическое оборудование от повреждений.

К разновидностям сбросного клапана специалисты относят также:

Несмотря на незначительные конструктивные отличия, их принцип работы идентичен предохранительному клапану.

Принцип действия предохранительного клапана

В компрессорном оборудовании, которое не предназначено для эксплуатации в промышленных условиях, установлены пружинные предохранительные клапаны. При работе такого компрессора в штатном режиме он закрыт (см. схему). При этом давление воздуха на его тарелку уравновешивается тарированной пружиной, препятствующей открыванию запорного механизма. При внезапном увеличении давления свыше установленного значения сила прижатия тарелки к соплу уменьшается, и клапан начинает открываться. При этом происходит сброс избыточного воздуха, после чего запорный механизм может вернуться на место.

Перепускной клапан

Перепускной (или переливной) клапан поддерживает давление рабочей среды на заданном уровне. Для этого через имеющееся ответвление осуществляется постоянный, а не однократный или периодический, как в предохранительном клапане, отвод излишнего количества рабочей среды (сжатый воздух, газ, жидкость), что и обеспечивает стабильность давления в системе. Такие клапаны используются, например, в турбокомпрессорах, установленных на автомобильных ДВС.

Разгрузочный клапан

Клапан разгрузочного действия обеспечивает стравливание сжатого воздуха, оставшегося в коллекторе между поршневым блоком и обратником, при остановке компрессора. При этом давление на выходе компрессора снижается до величины атмосферного. В общем случае наличие разгрузочного клапана дает возможность:

Кроме того, разгрузочный клапан используют в тех случаях, когда отсутствует возможность отключения механического привода подключенного пневмооборудования. Устанавливают его на выходе компрессора перед обратником.

Итак, чем производительнее и мощнее компрессорное оборудование, тем сложнее система клапанов. Самый простой клапан обратного действия для использования в бытовом компрессоре низкого давления можно изготовить своими силами. Но чтобы установка работала корректно, рекомендуется приобрести деталь заводского производства.

Воздушные тормозные системы

Тормозные системы – еще одно, наряду с изготовлением ПЭТ-тары, применение сжатого воздуха, без которого повседневную жизнь было бы трудно представить.

Сжатый воздух обеспечивает, в частности, надежную остановку поездов и грузовых автомобилей. Выходного давления в 1 МПа достаточно для безотказного срабатывания тормоза. Сжатый воздух в подобных тормозных системах нагнетается в резервуар, после чего подается в пневматические контуры отдельных тормозов.

Необходимое давление в 1 МПа обеспечивается одноили двухступенчатыми компрессорами. Частота вращения – от средней до высокой (до 1 500 об/мин).

Цилиндры могут быть со смазкой или без нее («сухими»). Подобное применение предъявляет максимальные требования к надежности компрессора. При отказе компрессора во время движения необходима немедленная остановка поезда или грузовика по соображениям безопасности. Опыт показывает, что из компонентов компрессора наиболее высока вероятность отказа у клапана. Поэтому клапан должен иметь чрезвычайно прочную и надежную конструкцию.

Основные разновидности

Рассматриваемый клапан ресивера может классифицироваться по достаточно большому количеству признаков, основной заключается в конструктивных особенностях механизма. Выделяют следующие варианты исполнения:

Угловые.
Прямого типа.
Шариковые.
Пружинные.
Присоединяемые фланцем.
Створчатые.
Устанавливаемые при применении технологии пайка.
Выполненные под разбортовку.

Классификация проводится по типу применяемого материала при изготовлении. Чаще всего клапан изготавливается из металла с высокой коррозионной стойкостью, но есть и другие варианты исполнения.

Запорный элемент также характеризуется различными конструктивными особенностями. По этому признаку выделяют следующие варианты исполнения:

Кроме этого, в продаже встречаются варианты исполнения, у которых управление запорным элементом представлено электромагнитным элементом, а не пружиной. Они более точные в работе, но обходятся намного дороже.

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.

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.

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.

Разновидности и принцип работы клапанных механизмов

В настоящее время наиболее распространенными видами компрессоров являются винтовые и поршневые установки. При этом винтовые компрессоры, например, выпускаемые белорусским заводом REMEZA, нашли широкое применение в различных отраслях промышленности, а поршневые — в быту. Последние можно встретить как в гаражах автолюбителей (компрессоры типа СО-7Б, Форте VFL-50 и др.) так и в системах жизнеобеспечения рыбок в аквариумах (компрессоры Resun и др.), а также в бытовом пневмоинструменте.

Поршневые компрессоры отличаются простотой конструкции и сравнительно небольшим количеством деталей и узлов. Существует много самых разнообразных конструкций таких компрессорных установок, оснащенных специальными пластинчатыми клапанами, регулирующими процесс всасывания и нагнетания воздуха во время работы. В зависимости от назначения компрессорных установках (их производительности, мощности и рабочего давления) можно встретить клапанные механизмы трех видов:

дисковые — их пластины могут изготавливаться как из металла, так и из высококачественных полимеров, в том числе и армированных;
кольцевые — детали для них изготавливают из чугуна, стали или цветных металлов (выбор материала определяется типом компрессора);
тарельчатые — пластины для этого вида клапанов изготавливают из полимерных материалов, а используют их в компрессорах, работающих с загрязненными средами.

Впускной и выпускной клапаны

Впускные и выпускные клапанные узлы играют такую роль в работе компрессорного оборудования.

Движение поршня к нижней мертвой точке вызывает втягивание воздуха через открытый всасывающий клапан.
При достижении нижней точки поршень начинает движение в обратном направлении. При этом всасывающий клапан закрывается, и воздух, который находится в герметичной камере, под действием давления поршня начинает уменьшаться в объеме.
При приближении к верхней мертвой точке открывается нагнетательный клапан, и сжатый под большим давлением воздух начинает поступать в ресивер.
Вытеснив воздух из камеры, поршень снова начинает движение к нижней мертвой точке, и рабочий цикл повторяется.

Разгрузочный и предохранительный клапаны

Таким образом, компрессор цикл за циклом накачивает воздух в ресивер до достижения заданной величины давления. Следит за этим процессом специальное реле-регулятор давления (прессостат), управляющее работой электродвигателя путем включения и выключения его в зависимости от степени сжатия воздуха. Как правило, в состав прессостата входит и стартовый разгрузочный клапан. Подключают прессостат между выходом компрессорной головки и обратным клапаном (обратником), который соединен с ресивером и удерживает находящийся там сжатый воздух.

Необходимое пневмооборудование подключается непосредственно к ресиверу, который может дополнительно оснащаться различными устройствами (сепараторы, фильтры, выравниватели давления и пр.).