Pojistný ventil: princip činnosti a typy

Pojistný ventil je považován za základní prvek každého hydraulického systému pracujícího pod vysokým tlakem. Zařízení je speciálně navrženo k ochraně systémů před nadměrným tlakem omezením jeho limitu. Při přiblížení k nebezpečné značce se aktivuje pojistný ventil, který uvolňuje pracovní médium, dokud se tlak uvnitř systému nenormalizuje.

Konstrukce pojistného ventilu

Pojistný ventil je speciální potrubní armatura, která funguje z pracovního média. Existují různé typy bezpečnostních zařízení, ale nejoblíbenější jsou přepouštěcí ventily díky své účinnosti a relativně jednoduché konstrukci.

Provedení pojistného ventilu závisí na jeho typu, častěji se však používají ventily s přímočinným pružinovým mechanismem, jejichž povinnou součástí je žádaná hodnota s uzavíracím prvkem. Nastavená hodnota je zodpovědná za silové působení na citlivý prvek, přímo spojený s blokovacím orgánem, sestávajícím ze zámku a sedla. Cívka obvykle funguje jako uzávěr a ocelová pružina se používá jako bod nastavení.

Princip činnosti

Když je ventil v uzavřené poloze, je snímací prvek vystaven provoznímu tlaku systému. Když v systému začnou vznikat procesy, které vyvolávají zvýšení úrovně tlaku nad pracovní, snižuje se síla přitahování cívky k sedlu. V okamžiku, kdy je síla nulová, jsou pracovní síly vyváženy vlivem tlaku uvnitř systému a nastavené hodnoty na citlivý prvek. Uzavírací ventil se začne otevírat. Pokud vnitrosystémový tlak nadále stoupá, pracovní médium se uvolňuje přes otevřený ventil. Při postupném poklesu tlaku v systému a jeho návratu do normálu po odpuštění pracovního média dojde vlivem síly nastaveného ukazatele k uzavření uzavíracího prvku.

Aby se ventil zavřel, musí tlak klesnout na úroveň o 10-15 % nižší, než je normální úroveň tlaku v systému. To je způsobeno skutečností, že vracení blokovacího prvku do utěsněné polohy vyžaduje sílu podstatně větší, než je síla, která byla dostatečná k udržení v uzavřené poloze až do okamžiku otevření.

Typy pojistných ventilů

Existují různé typy pojistných ventilů, které jsou klasifikovány podle přítomnosti určitých charakteristik.

Podle zásady jednání Existují dva typy pojistných ventilů:

• Přímočinné ventily pracují přímo pod vlivem pracovního prostředí.
• Zpětně působící pojistné ventily reagují na sílu vnějšího zdroje tlaku nebo se otevírají pod vlivem elektřiny.

Podle typu elevace uzavíracího orgánu pojistné pojistné ventily se dělí na:

• Proporcionálně působící zařízení, která se častěji používají pro nestlačitelná média, i když konstrukce umožňuje použití i ve stlačitelných médiích. Ventily se otevírají úměrně nárůstu tlaku v systému při zvednutí uzávěru ventil rovnoměrně uvolňuje pracovní médium.
• On-off zařízení se okamžitě otevřou na plný zdvih, když je dosaženo limitu tlaku ventilu. Používá se pro stlačitelná média (pára, vzduch, plyny).

V závislosti na výšce zdvihu uzavírací varhany:

• Nízkozdvižné ventily s výškou zdvihu asi 0,05 průměru sedla se vyznačují minimální průtočnou kapacitou, a proto nejsou vhodné pro vysoce výkonné průmyslové systémy. Zařízení mají obvykle proporcionální mechanismus působení a jsou jednoduché konstrukce.
• U ventilů s plným zdvihem, které obvykle fungují na mechanismu zapnuto-vypnuto, je výška zdvihu zařízení stejná nebo větší než průměr sedla. Ventily mají vysokou průchodnost a vyznačují se složitější konstrukcí než zařízení s nízkým zdvihem, takže jejich cena je vyšší

Podle typu použitého zatížení Pojistné ventily na cívce se dělí na:

• Pákové závaží nebo závaží ventily jsou zařízení, ve kterých je tlak bráněn silou vytvářenou pákovým závažím. V závislosti na hmotnosti břemene a délce páky se určí reakční tlak a rozsah tlaku.
• U pružinových ventilů působí proti vnitřnímu systémovému tlaku bezpečnostní pružinový mechanismus. Síla stlačení ocelové pružiny určuje tlak, při kterém se aktivuje pružinový mechanismus. Rozsahy nastavení pružinového ventilu závisí na pružnosti pružiny. Nízká cena, jednoduchost a spolehlivost konstrukce činí z pružinových ventilů nejlepší volbu pro různé inženýrské systémy a nízkoenergetické průmyslové instalace.

Seřízení pojistných ventilů

Pojistný ventil se seřídí po dokončení procesu instalace. Pomocí ocelové pružiny je ventil nastaven tak, aby silou šoupátka přitlačila zařízení k sedlu ventilu a zabránila tak předčasnému vypuštění pracovního média. Pružinový pojistný ventil se nastavuje pomocí speciálního šroubu. Konstrukce pojistného ventilu je navržena tak, že dotažení pružiny nad nastavenou hodnotu je zcela vyloučeno.

Výhody použití pojistných ventilů

Pojistné ventily se široce používají k prevenci problémů ve vysokotlakých systémech.
Výhody použití ventilů, které normalizují tlak v systému, jsou zřejmé:

• Nízká cena zařízení s dlouhou životností.
• Jednoduchost designu a snadná obsluha.
• Snadná instalace a výběr provozních nastavení.
• Rozmanitost typů a rozměrů umožňuje vybrat nejvhodnější pojistný ventil v závislosti na technických vlastnostech systému.
• Schopnost používat zařízení v agresivním prostředí.
• V závislosti na typu zařízení existují ventily, které se instalují v horizontální i vertikální poloze.

Pojistný ventil je relativně levný a spolehlivý prvek, který je nezbytnou součástí každého vysokotlakého systému. Správná volba bezpečnostního zařízení, odborná instalace, včasná údržba a odstraňování závad zajistí nepřetržitý provoz systému po dlouhou dobu.

Pojistný ventil je speciální zařízení určené k ochraně potrubního systému, jeho prvků a zařízení k němu připojených před mechanickým poškozením v důsledku nadměrného tlaku. Může mít různá provedení a charakteristiky, pracovat s různými médii – plynná, kapalná.

Účel a konstrukce pojistných ventilů

Pojistné ventily jsou přímočinná zařízení, jejichž činnost závisí na pohybu pracovního média. Konstrukce výrobku je dána jeho typem, ale všechny slouží k ochraně potrubí před přetlakem vypouštěním přebytečných médií do atmosféry nebo kanalizačního systému. Jakmile se hodnoty tlaku ustálí ve specifikovaném rozsahu, výboj se zastaví.

Výkres pojistného ventilu

Tlak v potrubním systému se může zvýšit z vnějších nebo vnitřních důvodů:

• Vliv vnějších zdrojů tepelné energie.
• Porušení technologie pro použití připojeného zařízení, poruchy v jeho provozu.
• Problémy během instalace systému.
• Mechanické poškození potrubí atd.

Pojistné ventily jsou určeny ke stabilizaci tlaku v systému a jsou nezbytné ve všech úsecích potrubí, kde může dojít k havárii. Používají se při připojení domácích a průmyslových zařízení pracujících pod vysokým tlakem. Hlavní oblastí použití jsou topné systémy, rozvody vody a plynu, rozvody stlačeného vzduchu.

Princip činnosti pojistného ventilu

Princip činnosti pojistného ventilu je založen na činnosti pružiny, která přitlačuje cívku k sedlu. Když se tlak v systému zvýší nad nastavenou hodnotu, přitažlivá síla se sníží, cívka se posune zpět a médium se začne vypouštět přes otevřený ventil. Tím se normalizuje tlak v systému a při poklesu tlaku na přípustnou mez se uzavírací prvek opět přitlačí k sedlu.

K uzavření ventilu je nutné snížit tlak pod normální úroveň tlaku, protože k utěsnění systému je zapotřebí větší síly než k jeho udržení v provozní poloze před otevřením.

Klasifikace pojistných ventilů

Pojistné ventily se liší podle principu činnosti:

• Přímá aplikační zařízení pracující pod vlivem pracovního prostředí. Jsou univerzální a snadno se používají.
• Zpětně působící, která využívá tlakové senzory a řízenou automatiku. Jejich provoz závisí na použití externího zdroje tlaku nebo vystavení elektřině.

Podle typu zvedání uzamykacího prvku se produkty dělí na:

• Proporcionální působení, používá se pro nestlačitelná média. Jak se tlak v systému zvyšuje, ventil se postupně otevírá a rovnoměrně uvolňuje pracovní médium.
• Zapnuto vypnuto, okamžité otevření na plnou rychlost, když systém dosáhne nadměrné úrovně tlaku. Používá se při přepravě stlačitelných plynných médií.

V závislosti na typu zatížení cívky mohou být pojistné ventily:

• zatížení páky;
• jaro;
• magnetická pružina.

Existují také speciální nouzová bezpečnostní zařízení určená pro specializovaná průmyslová zařízení.

Rozdíly v designech

Konstrukce pojistných ventilů se může lišit. Existují produkty s jedním nebo dvěma sedlem umístěnými vedle sebe.

Podle výšky zdvihu se pojistné ventily dělí na:

• Nízký zdvih, ve kterém je výška zdvihu přibližně 0,05 průměru sedla. Vzhledem k jejich vlastní minimální průchodnosti se nepoužívají na průmyslových potrubích s vysokým tlakem. Mají proporcionální ovládací mechanismus.
• Plný výtahs výškou zdvihu rovnou nebo větší než je průměr sedla. Fungují na dvoupolohovém mechanismu a vyznačují se zvýšenou průchodností a složitou konstrukcí.

Výrobky s designem s plným otvorem vám umožňují rychle vypustit působivý objem pracovní tekutiny, a proto se používají ve zvláště kritických komplexech.

Pružinové ventily

Pružinové ventily se používají v domácích potrubních systémech pro zásobování vodou, plynem a vytápěním. K přitlačení cívky k sedlu slouží pružina, nastavitelná šroubem. Umožňuje nastavit tlakové limity, po jejichž překročení se ventil otevře.

Některé modely pružinových ventilů mají systém nuceného ručního otevírání pro kontrolu funkčnosti produktu. Produkty určené pro provoz v nebezpečných podmínkách prostředí však nemohou být vybaveny ručním ofukováním.

Tyto ventily se používají v různých podmínkách prostředí. Pružiny a sedla, které přicházejí do styku s agresivními kapalinami a plyny, jsou potaženy speciálními antikorozními směsmi. Těsnost tyče je zajištěna dvojitým ucpávkovým těsněním z fluoroplastu nebo pryže.

Pákové ventily

Zařízení s podobnou konstrukcí využívají gravitaci k potlačení síly tlaku. Váha břemene prochází pákou k cívce a vyrovnává ji, dokud hodnota tlaku neklesne na přípustnou hodnotu.

Pákový pojistný ventil

Instalují se v určité poloze vzhledem k horizontu (uvedeno v průvodní dokumentaci od výrobce). Nelze použít na mobilní objekty. Rozměry produktu závisí na tlaku v systému – čím je vyšší, tím větší je pákový efekt. Aby se zabránilo vibracím, používají se malé dvousedlové pojistné ventily. K nastavení takových zařízení se na páce používají speciální závaží.

Magnetické pružinové ventily

Zařízení typu magnetické pružiny mají reverzní činnost a jsou poháněna elektromagnetem. Při normálním tlaku v systému elektromagnet/silná pružina přitlačí vypínací prvek k sedlu a při nadměrném tlaku se automaticky vypne napětí na cívce. To vede k vytlačení cívky a otevření ventilu.

Existuje verze ventilu s elektromagnetem, který stlačuje a uvolňuje cívku pod tlakem v opačném směru. Když je napájení přerušeno, zařízení bude pracovat jako pružinový typ.

Hlavní výhodou takových zařízení je, že pro nastavení prahové hodnoty tlaku není potřeba fyzický přístup do systému. Reguluje se v parametrech řídicího programu.

Magnetické pružinové ventily jsou spolehlivé, snadno se používají a lze je použít ve složitých průmyslových instalacích.

Schéma a princip činnosti pojistného ventilu

Výhody použití

Pojistné ventily se používají k normalizaci tlaku v systému a jsou široce používány v různých průmyslových odvětvích. Mezi jejich výhody patří:

• Dlouhá životnost.
• Jednoduchost návrhu, připojení k potrubnímu systému a provozu.
• Široká škála provozních parametrů.
• Mnoho designových variací a provedení pro různá pracovní prostředí, včetně agresivních.
• Použití v různých klimatických podmínkách.
• Možnost instalace v horizontální nebo vertikální poloze dle typu konstrukce.

Při výběru pojistného ventilu je nutné vypočítat maximální přípustné hodnoty tlaku. K tomu potřebujete znát výkon čerpacího zařízení, objem a provozní teplotu dopravovaného média a rychlost odezvy. Vybírá se také umístění a způsob instalace na potrubí.

Technické požadavky na pojistné ventily

Výrobky tohoto typu jsou vyráběny v souladu s následujícími regulačními dokumenty:

• PB „Bezpečnostní pravidla pro nádoby a tlakové instalace“
• Americká norma pro tlakové nádoby “Boiler & Pressure Vessel Code”.
• GOST „Národní norma pro pojistné ventily“.

Navrhovat a vyrábět pojistné ventily mohou pouze společnosti, které mají příslušnou akreditaci. Na výrobu nouzových ventilů jsou kladeny zvláštní požadavky, protože jejich nesprávná činnost může vést k ohrožení průmyslové a veřejné bezpečnosti. Všechny ventily musí splňovat normy GOST a PB.

Příklad výkresu pojistného ventilu

Hlavními technickými požadavky na ventily jsou spolehlivost a spolehlivost.

• Rychlá odezva při prahové hodnotě tlaku.
• Pevné uzavření ventilu při poklesu tlaku.
• Dobrá propustnost systému.
• Vysoká těsnost.
• Bezporuchový provoz po celou záruční dobu a počet operací stanovený výrobcem.

Všechny ventily musí být pravidelně testovány na funkčnost a těsnost těsnění. Za tímto účelem jsou demontovány a kontrolovány v akreditovaných laboratořích.