Назначение и конструкция обратного и спускного клапанов
Известно, что центробежный электронасос легче запускается при нулевой подаче (производительности), т. е. при закрытой задвижке. Насос будет потреблять наименьшую мощность, если подача его будет равна нулю, а напор соответствовать максимальному значению. При уменьшении напора производительность возрастает. Наименьшему напору соответствует наибольшая производительность насоса В этом случае насос будет потреблять максимальную, значительно превышающую нормальную, мощность.
В обычных стационарных центробежных электронасосах максимальный напор легко создается закрытием задвижки, расположенной около насоса. В погружном центробежном электронасосе исключена возможность установки задвижки в трубопроводе около насоса, задвижка на поверхности скважины не может дать нужных результатов для облегчения запуска агрегата.
Если производить запуск погружного электронасоса, пользуясь одной только задвижкой, установленной на поверхности, то после включения агрегата электронасос не будет иметь какого-либо напора и будет развивать максимальную производительность, так как находящийся в трубах воздух или газ будет медленно сжиматься, уменьшаясь в объеме, а двигатель при этом будет сильно перегружен.
По мере заполнения насосных труб добываемой жидкостью будут возрастать напор и уменьшаться производительность. Заполнение длинной колонны насосных труб может производиться в течение продолжительного времени в зависимости от уровня жидкости в скважине, диаметра насосных труб и производительности насоса.
Иногда заполнение колонны труб происходит в течение 5. 15 мин, а иногда значительно дольше. Естественно, что такая продолжительная работа электродвигателя с большой перегрузкой не может считаться нормальной и может повлечь за собой аварию, если не будет работать защита;
Вообще же максимальная защита станции управления не допустит такой продолжительной перегрузки и отключит установку. Производить же запуск, минуя защиту, опасно как для обслуживающего персонала, так и для электрооборудования.
Кроме того, закрытие задвижки на поверхности скважины . существенно не облегчит запуска электронасоса, но в то же время создаст определенную опасность, так как находящийся в трубах воздух или газ по мере подъема жидкости будет находиться под давлением, а работать с задвижкой, находящейся под высоким давлением газа, значительно опасней, чем под давлением жидкости.
Для облегчения запуска погружного электронасоса и избежания всех неудобств применяется обратный клапан (рис. 4.68).
Рис. 4.68. Обратным клапан: а-с конусным уплотнением:
1 — патрубок; 2 — ограничивающее кольцо; 3 — клапан; б — шариковый: 1 — муфтовый переводник; 2 — ограничивающая, шпилька; 3 — специальная гайка; 4 — шарик; 5 — седло клапана; б — резиновое уплотнительное кольцо
Обратный клапан представляет собой стальной патрубок, имеющий с обоих концов внутреннюю резьбу для соединения с насосными трубами. В расточке патрубка устроено седло для клапана, которое может быть либо выточено в самом корпусе, либо сделано вставным из бронзы. Над седлом выточена кольцевая канавка для специального разжимного кольца, ограничивающего выдвижение клапана. Обратный клапан расположен между насосом и насосными трубами. Обычно клапаны изготовляются из бронзы.
Кроме приведенных обратных клапанов, в настоящее время используются обратные клапаны тарельчатого типа, назначение и принцип действия которых аналогичны описанным.
Обратный клапан может быть помещен также в самом электронасосе, т. е. в ловильной головке. При применении обратного клапана после спуска агрегата в скважину можно производить заливку насосных труб жидкостью перед пуском электронасоса и в дальнейшем, в случае остановок электронасоса, удерживать ее в трубах. Жидкость, находящаяся в колонне насосных труб, создает определенное давление и значительно облегчает запуск электронасоса.
Обратный клапан является существенным и необходимым приспособлением в погружном электронасосе. Эксплуатация погружного электронасоса без обратного клапана считается ненормальной и даже опасной. Однако применение одного лишь обратного клапана может усложнить подъем насосных труб, заполненных жидкостью, так как в этом случае при подъеме и развинчивании труб будет разливаться находящаяся в них жидкость и затруднять работу.
Во избежание этого применяется сливной, или спускной, клапан (рис. 4.69.).
Спускной клапан представляет собой патрубок, похожий на соединительную муфту с внутренней конусной резьбой, соответствующей определенному размеру насосных труб. В средней части муфты, между витками резьбы, имеется отверстие с резьбой для штуцера.
Рис. 4.69. Спускной клапан:
1 — патрубок; 2 — штуцер
Рис. 4.70. Штуцер спускного клапана:
1 — шестигранное отверстие под ключ; 2 — резиновое уплотнительное кольцо; 3 — резиновое предохранительное кольцо; 4 — надрез; 5 — удлиненный конец штуцера
Штуцер (рис. 4.70.) изготовляется из бронзы. С наружной стороны, т. е. со стороны резьбы, он имеет глухое отверстие диаметром 5. 8 мм, просверленное на глубину 30 мм Головка отверстия запиливается под шестигранный ключ, при помощи которого штуцер ввинчивается в муфту.
Резиновое колечко очень хорошо уплотняет штуцер в отверстии, выдерживая любое практически необходимое давление.
Спускной клапан монтируется над обратным клапаном. В некоторых насосах спускной клапан, так же как и обратный клапан, вмонтирован в корпус ловильной головки электронасоса.
Когда возникает необходимость поднимать погружной электронасос из скважины, в насосные трубы сбрасывается металлический ломик. Ломик, пролетая через трубы, ударяет по удлиненному концу штуцера, отламывает его в месте надреза и открывает отверстие для слива жидкости, находящейся в колонне насосных труб. Таким образом, подъем и развинчивание труб будут производиться без каких-либо неудобств и разлива жидкости.
Сломанный штуцер впоследствии реставрируется или заменяется новым.
В районах, где добываемая нефть содержит много парафина и для очистки труб от парафина применяются автоматические скребки, над спускным клапаном устраивается специальный предохранитель на случай падения скребка. Этот предохранитель предотвращает слом штуцера скребком и, в то же время, не пре-пятствует сбрасываемому ломику сбивать штуцер.
Источник
Как выбрать и где установить клапан сброса воздуха
По трубопроводам и приборам водяного отопления всегда путешествует воздух в разном количестве. Он остается в магистралях при заполнении системы, проникает сквозь стенки полимерных труб и выделяется из теплоносителя (вода содержит кислород в растворенном виде). Удаление образующихся пузырей – задача, которую решает важный элемент схемы — воздухоотводчик. Дальше мы рассмотрим типы клапанов для сброса воздуха и поясним, где их нужно устанавливать.
Разновидности воздушных клапанов
Пузырьки воздуха, содержащиеся в теплоносителе, имеют свойство скапливаться в определенных местах отопительной сети и внутри радиаторов. Образовавшийся пузырь продолжает подпитываться новыми порциями кислорода и перерастает в воздушную пробку, блокирующую движение нагретой воды на данном участке. В результате близлежащие батареи либо секции радиатора остывают.
Для спуска воздуха из системы отопления применяется 2 вида клапанов:
- ручной кран Маевского;
- автоматический воздухоотводчик поплавкового типа.
Историческая справка. Во времена СССР подобные воздухоотделители не использовались. В частных домах эксплуатировались схемы открытого типа, где воздух уходил через расширительный бак. Централизованные тепловые сети многоквартирных домов оснащались воздухосборниками и спускными кранами, устанавливаемыми в высших точках, а иногда – в батареях.
Как работает спускной кран
Устройство показанного на чертеже вентиля Маевского понять несложно. В торце латунного корпуса с наружным резьбовым присоединением ½” (Ду 15) либо ¾” (Ду 20) проделано отверстие Ø2 мм, чье сечение перекрывает винт с конусным наконечником. Сбоку в корпусе проделано отверстие малого диаметра, предназначенное для выпуска воздуха.
Чертеж винтового крана Маевского в разрезе
Примечание. Модернизированный воздуховыпускной клапан снабжается поворотной пластиковой вставкой, внутри которой выполнен отводной канал. Удобство в том, что положение сбросного отверстия можно регулировать поворотом пластмассовой шайбы.
Механический «воздушник» работает следующим образом:
- В режиме эксплуатации отопления запорный винт закручен и конус герметично перекрывает отверстие.
- Когда нужно выпустить воздушную пробку, винт откручивается на 1—2 оборота. Под давлением теплоносителя воздух проходит сквозь отверстие диаметром 2 мм, попадает в выпускной канал и движется по нему наружу.
- Сначала из отверстия вырывается чистый воздух, потом вперемешку с водой. Винт закручивается после того, как из канала пойдет плотная струя теплоносителя.
Разновидности вентилей по способу откручивания
Воздушный кран Маевского с ручным приводом – безотказное средство для спуска газов из трубопроводов и радиаторов отопления. Секрет надежности – отсутствие движущихся деталей, могущих засориться, износиться либо заржаветь. Как правило, вентиль используется в качестве радиаторного воздухоотводчика.
Ручные воздушные клапаны отопления делятся на разновидности по способу откручивания винта:
- с помощью пластиковой либо металлической рукоятки;
- традиционный вариант – шлиц под плоскую отвертку;
- винт с четырехгранной головкой, чтобы пользоваться специальным ключом.
Что такое кран Маевского и как он функционирует, наглядно показано на видео от мастера – сантехника:
Принцип работы автоматического воздухоотводчика
Нетрудно догадаться, что клапан сброса воздуха данного типа действует без вмешательства человека. Элемент представляет собой вертикальный бочонок из латуни с резьбовым присоединением G ½ “ (DN 15), куда помещен пластмассовый поплавок. Последний связан рычагом с подпружиненным клапаном для сброса воздуха, вмонтированным в крышку.
Для справки. Автоматизированные воздухоотводчики (в просторечии – автовоздушники, спускники или сбросники) выпускаются с двумя видами присоединительной наружной резьбы — ½ “ и 3/8 “. Но на постсоветском пространстве обычно используются изделия с полудюймовой резьбой, 3/8 встречается крайне редко.
Принцип действия автоматического воздухоотводчика следующий:
- В рабочем режиме камера внутри корпуса заполнена водой, прижимающей поплавок кверху. Подпружиненный воздушный клапан закрыт.
- По мере накопления воздуха в верхней зоне камеры уровень теплоносителя снижается и поплавок начинает опускаться.
- Когда уровень упадет до критического значения, вес поплавка преодолеет упругость пружины и клапан откроется, начнется стравливание воздуха наружу.
- Благодаря избыточному давлению в системе отопления вода вытеснит весь воздух из камеры устройства, займет его место и снова поднимет поплавок. Клапан закроется.
При заполнении трубопроводной сети теплоносителем удаление воздуха происходит непрерывно, пока поплавок лежит на дне резервуара. Как только вода наполнит камеру, пружина перекроет клапан и стравливание прекратится. Заметьте, что часть воздушной смеси останется внутри корпуса под самой крышкой, что никак не скажется на нормальной работе отопления.
По исполнению воздухоотводчики – автоматы бывают с прямым и угловым присоединением. Одни производители выводят сброс вертикально вверх, другие – в сторону, из бокового «носика» с жиклером. С точки зрения рядового домовладельца, эти различия большого значения не имеют, а вот мастеру – сантехнику скажут о многом.
Пример. Практика показывает, что автоматический клапан с боковым выходом работает надежнее, чем с вертикальным выпуском. И наоборот, изделие с угловым штуцером хуже собирает воздушные пузырьки, чем конструкция с нижним прямым подключением.
Устройство автоматических воздухоотводчиков постоянно совершенствуется. Ведущие производители деталей отопительных систем наделяют свои изделия дополнительными функциями:
- Защита от гидроударов с помощью отражающей пластины (ставится на входе в камеру).
- Эффективное улавливание мелких пузырьков достигается в проточной конструкции с двумя горизонтальными штуцерами для подключения к сети. Нижнюю зону увеличенного объема резервуара занимает специальный наполнитель, который останавливает движущиеся пузырьки воздуха и собирает их в камере.
Стоит выкрутить элемент из переходника, — и пружина закроет проход тарелкой
Воздушные клапаны, выполненные в виде радиаторных заглушек
Лирическое отступление. Домовладельцы и некоторые «специалисты» по незнанию обзывают поплавковый воздухоотводчик автоматическим краном Маевского, что в корне неправильно. Изобретатель Маевский в 30-х годах прошлого столетия предложил конструкцию ручного крана, но к «автомату» он отношения не имеет.
Где ставятся клапаны спуска воздуха
В любой системе водяного отопления есть места, где установка воздухоотводчиков обязательна. Если говорить о кранах Маевского, то их нужно ставить на все батареи, дабы стравливать собирающийся воздух. Точное место – в пробке верхнего угла, отдаленного от точки подключения подающей магистрали к прибору. Воздушный пузырь образуется именно там.
Если котел оборудован встроенным воздухоотводчиком, то на подаче его ставить не нужно
Автоматический воздушный клапан необходимо устанавливать строго вертикально в следующих точках сети отопления:
- в группе безопасности котла, присоединенного к системе закрытого типа;
- на обоих коллекторах теплого пола;
- если самой высокой точкой является трубопровод, а не радиатор, то в него врезается поплавковый воздухоотводчик;
- в буферную емкость и бойлер косвенного нагрева, если это предусмотрено конструкцией;
- на змеевик полотенцесушителя;
- в общую распределительную гребенку сложной и разветвленной системы (на оба коллектора);
- на гидравлический разделитель контуров (гидрострелку).
Кроме указанных точек, воздухосбрасыватели ставятся в проблемных местах тепловой сети, где в силу сложных условий прокладки трубы образуют П-образные петли, повернутые кверху. Например, магистраль обходит дверной проем либо лестничный марш поверху, а затем снова опускается вниз. В подобных компенсаторах воздушные пробки образуются с вероятностью 100%, поэтому там нужен воздухоотводчик, лучше – автоматический.
Когда высшей точкой сети является труба или компенсатор, на него монтируется клапан
Совет. Никогда не врезайте кран Маевского напрямую в трубопровод, поскольку пузырьки пройдут мимо него вместе с потоком теплоносителя и клапан окажется бесполезным. Для правильной работы ручному «спускнику» нужна камера для сбора воздуха (у «автомата» есть собственная). Сделайте врезку в магистраль вертикальной трубой, которая послужит воздухосборником, а сверху установите кран.
Если при заполнении тепловой сети водой вы не желаете бегать между радиаторами с отверткой, поставьте вместо вентилей Маевского автоматические угловые воздухоотводчики. Данный вариант подойдет и жильцам квартир, обогреваемых централизованно: в чугунных батареях частенько возникают воздушные пробки, а удалить их оттуда нет возможности.
Еще совет. Чтобы колба углового воздухосбрасывателя не торчала на виду и не цеплялась за шторы, возьмите мини-модель клапана, встроенного в радиаторную крышку.
Вместо заключения – советы по выбору
Первая и главная рекомендация – не покупать автоматические «воздушники» китайского производства. Последствия подобной экономии хорошо известны мастерам по отоплению:
- вместе с воздухом изделие пропускает теплоноситель, отчего на корпусе и полу возникают потеки, а в системе падает давление;
- некачественный воздухоотводчик может заклинить и не сработать;
- внутренности элемента довольно быстро приходят в негодность под воздействием теплоносителя.
С кранами Маевского ситуация не столь плачевна по одной причине – там нечему ломаться. С другой стороны, изделие не относится к сложному отопительному оборудованию и его цена вполне доступна даже у именитых брендов. Например, производители Icma, Caleffi и Valtec предлагают достойную продукцию средней ценовой категории. Также надежностью славятся «автоматы» от бренда Spirotech, изображенные на картинке.
Теперь дадим ряд советов по выбору клапанов для спуска воздуха:
- Кран Маевского лучше брать с ручкой, дабы не возиться с отвертками и ключами. Крутить ее удобно и в труднодоступных местах, когда радиатор прячется в нише.
- Если в квартире либо частном доме проживают маленькие дети, ставьте ручной кран под отвертку. Ребенок может добраться до рукоятки, открыть вентиль и ошпариться теплоносителем.
- По возможности берите автоматический клапан с отсекающим краном. Он позволит в любой момент снять деталь с целью ремонта или замены.
- Анодированное покрытие корпуса особой роли при эксплуатации не играет. Оно защищает металл от окисления.
- Приветствуется наличие дополнительных функций, улучшающих работу отопления. Если ваш бюджет позволяет, возьмите воздухоотводчик, улавливающий пузырьки.
Здесь применен принцип работы деаэратора — множество элементов, заполняющих камеру, задерживают пузырьки и направляют их в клапан воздухоотводчика
Примечание. В продаже встречается комбинированная запорная арматура и оборудование, оснащенное клапаном сброса. Сюда относятся циркуляционные насосы, балансировочные вентили и разнообразные краны. На подобных изделиях не стоит заострять внимание, лучше купить и установить каждую деталь схемы отдельно.
Поплавковые модели воздухоотводчиков рассчитаны на определенное давление срабатывания и температуру теплоносителя. В качестве примера мы предлагаем рассмотреть таблицу технических характеристик от итальянского бренда Caleffi и убедиться, что для монтажа в частном доме сгодятся 2 варианта – линейка изделий MINICAL и VALCAL (давление эффективного срабатывания – 2.5 и 4 Бар соответственно).
Для установки в квартире, подключенной к централизованному теплоснабжению, следует взять модель ROBOCAL, рассчитанную на работу при давлении 6 Бар. Другие добросовестные производители предоставляют похожие таблицы с характеристиками, по которым вы сможете подобрать автоматический «воздушник».
Источник