Прерыватели вакуума

Понятие прерывателя вакуума

Вакуумный предохранительный клапан, называемый прерывателем вакуума, представляет собой разновидность трубопроводной защитной арматуры. Он предназначен для защиты замкнутых емкостей, трубопроводных магистралей и контуров от условий вакууммирования (возникновения внутреннего разряжения с номиналом давления существенно ниже атмосферного), предотвращения вызванных ими нарушений режимов работы, повреждений или разрушений. Защитный эффект достигается путем впуска внутрь замкнутой трубопроводной системы наружного воздуха атмосферного давления, с целью выравнивания давления внутри и снаружи системы. Таким образом, функционально прерыватель вакуума является противоположностью одновременно воздухоотводчика и предохранительного клапана, имея с последним очень много общего в конструкции.

Сильное внутрисистемное разряжение (вакууммирование), безусловно, может иметь самые негативные последствия для работоспособности и даже целостности трубопроводных контуров, сосудов, аппаратов, рассчитанных на работу в условиях внутреннего избыточного давления (таковых – подавляющее большинство). Возникшие условия вакууммирования способны сильно усложнить доступ к замкнутым емкостям и аппаратам через смотровые (эксплуатационные) лючки и окна, деформировать или разрушить тонкостенные сосуды или их детали, вызвать противоток среды (т.н. обратный сифон), который может привести к нештатным ситуациям, нарушению рабочих режимов трубопроводной аппаратуры и арматуры.

Вакуумный предохранительный клапан является трубопроводной арматурой:

• прямого действия – срабатывает (открывается) непосредственным воздействием пониженного (вакууммирующего) давления среды внутри замкнутых сосудов или контуров;
• автоматического действия – срабатывает (открывается) и закрывается самостоятельно, без воздействия ручных или механизированных органов управления;
• многократного действия, с самостоятельным автоматическим возвратом в нормально закрытое положение после срабатывания.

Конструкция вакуумного предохранительного клапана

Конструкционно вакуумный прерыватель очень близок к конструкции классического предохранительного клапана с пружинным задатчиком, но относительно него конструкция вакуумного прерывателя как бы «вывернута наизнанку». Как правило, вакуумный предохранительный клапан имеет клапанный механизм золотниково-седельного типа в прямоточном корпусе, с пружинным задатчиком, который нормально прижимает затвор к седлу клапана (нормально закрытый тип). Но в отличие от классического предохранительного клапана, пружинный задатчик вакуумного прерывателя не прижимает золотник к седлу клапана со стороны золотника, а притягивает его со стороны седла.

Особенностью данной конструкции является то, что и шток золотника, и пружинный задатчик проходят через канал седла клапана, полностью находясь в потоке проходящей (запускаемой внутрь сосуда) среды - атмосферного воздуха. Такое положение клапанного механизма вызвано тем, что для его целевого применения значение динамического сопротивления не является определяющим, и позволяет упростить конструкцию, существенно уменьшить габариты клапана. Второй особенностью конструкции является то, что впускной канал вакуумного клапана не соединен с трубопроводной системой, а напрямую сообщается с внешней средой – земной атмосферой. Внутренняя рабочая среда воздействует на вакуумный клапан только через его выпускной канал (патрубок).

Принцип работы прерывателя вакуума

В штатных рабочих режимах золотник клапана вакуумного прерывателя прижимается к седлу суммирующим усилием внутреннего избыточного давления рабочей среды, и собственной задающей пружины. При падении давления внутри сосуда до уровня атмосферного, дифференциальное давление для вакуумного задатчика «перед клапаном» и «после клапана» примерно выравнивается, но клапан продолжает быть нормально закрытым под прижимным усилием задающей пружины. При падении давления внутри сосуда ниже атмосферного (возникновение условий вакууммирования), за затвором клапана (золотником) создается разряжение с отрицательным значением давления, тогда как перед затвором давление соответствует атмосферному. Таким образом, возникает разница давлений, которая действует в сторону открывания клапана, и противодействует прижимному усилию пружины задатчика.

При определенном значении разности атмосферного и вакууммирующего давлений, которое зависит от жесткости и настройки пружины задатчика, ее прижимное усилие преодолевается, вакуумный клапан открывается, и со стороны повышенного (атмосферного) давления в сторону пониженного вакууммирующего давления внутрь сосуда поступает атмосферный воздух. В результате, низкое внутреннее давление внутри сосуда начинает выравниваться (повышаться) до уровня атмосферного. После выравнивания внутреннего и атмосферного давлений, под воздействием прижимной (задающей) пружины клапан вакуумного прерывателя автоматически закрывается, и остается нормально закрытым до момента, когда внутрисистемное давление вновь не опустится до уровня его срабатывания.

Особенности применения прерывателя вакуума

Существенным недостатком в работе прерывателей вакуума является вынужденный впуск внутрь замкнутых сосудов (контуров) атмосферного воздуха, который, для восстановления работоспособности (рабочего режима), впоследствии необходимо удалять из системы. Таким образом, вакуумные предохранительные клапана целесообразно применять в комплексе с аппаратами – воздухоотводчиками.

Параметры подбора вакуумного предохранительного клапана

При выборе прерывателя вакуума для установки в трубопроводную систему, его подбор осуществляется по следующим параметрам:

• для каких рабочих сред предназначен (определяется коррозионной стойкостью материалов изготовления);
• макс. рабочее давление среды, МПа;
• макс. рабочая температура среды, град.С;
• регулируемый диапазон (пониженного) давления, стандартное установочное давление срабатывания, кПа;
• производительность по воздуху, кг/ч;
• номинальный присоединительный размер DN, в мм;
• характер присоединения (как правило – резьбовое).

Вакуумные прерыватели Yoshitake

Известный производитель и поставщик по настоящему качественной трубопроводной арматуры японская компания Yoshitake представляет в своем ассортименте вакуумные предохранительные клапаны VB-7 (из латуни и бронзы), VB-7S (из нержавеющей стали. Обе модели предназначены для работы с паром, воздухом, горячей, холодной водой и маслами, в системах с рабочим давлением до 1 МПа и максимальной температурой среды до 200 град.С. Выпускаются номинальными размерами DN от 15А до 50А, которые имеют производительность по пропуску воздуха от 5 до 40 кг/час (3,5 – 30 куб.м/час).

Вакуумные прерыватели Yoshitake комплектуются тремя разными типами пружин задатчиков, в зависимости от диапазонов регулируемого давления:

• пружина тип А – для диапазона регулируемого давления от -0,5 до -21 кПа, стандартное установочное давление -4 кПа;
• пружина тип В – для диапазона регулируемого давления от -21 до -48 кПа, стандартное установочное давление -21 кПа;
• пружина тип С – для диапазона регулируемого давления от -48 до -81 кПа, стандартное установочное давление -48 кПа.