Где стоит перепускной клапан

Перепускной клапан (переливной клапан) — это устройство, предназначенное для поддержания давления среды на требуемом уровне путём перепуска её через ответвление трубопровода [1] .

Среда может быть жидкая или газообразная [2] .

Перепускной клапан поддерживает давление в системе путём непрерывного отвода жидкости (газа), чем он отличается от предохранительного клапана, который ограничивает повышение давления в системе сверх заданного путём однократного или периодического отвода жидкости (газа) из системы.

Внешне перепускной и предохранительный клапаны могут не отличаться друг от друга.

Также, как и редукционный клапан, перепускной клапан поддерживает постоянство давления в системе. Однако перепускной клапан поддерживает постоянным давление на входе в клапан («до себя»), а редукционный клапан поддерживает постоянство давления на выходе («после себя»).

Содержание

Перепускной клапан и турбонаддув двигателя внутреннего сгорания [ править | править код ]

Перепускной клапан (blow-off) используется для сброса избыточного давления, создаваемого во впускном коллекторе, в атмосферу. Также, существует вариант сброса избыточного давления в начало тракта впуска (bypass).

Избыточное давление образуется вследствие работы турбонаддува ДВС.

Перепускной клапан в системе подачи топлива [ править | править код ]

Перепускной клапан в системе подачи топлива устанавливается рядом с топливным насосом [3] , а иногда и объединяется с ним. Он предназначается для слива избыточного топлива, подаваемого топливным насосом, обратно в топливные баки. [4] Таким образом, перепускной клапан обеспечивает одинаковое давление в топливоподкачивающей системе, независимо от режима работы двигателя. [5] Соленоидный клапан работает вместе с перепускным, перекрывая его, таким образом, герметизируя цепь высокого давления. [6]

Перепускной клапан в системе охлаждения двигателя внутреннего сгорания [ править | править код ]

Перепускной клапан предназначен для возвращения жидкости из расширительного бака в радиатор охлаждения. Это необходимо, потому что при охлаждении антифриз уменьшается в объёме и в системе образуется разрежение. [7]

Перепускной клапан (Waste Gate) Турбина вращается за счет выхлопных газов, которые проходя через лопасти крыльчатки, раскручивают ее. Вращающающаяся крыльчатка (пропеллер), раскручивает колесо компрессора турбины, что и приводит к созданию давления во впускном коллекторе. Уровень этого давления определяется количеством воздуха, проходящего через турбину. Количество и скорость выхлопных газов, зависят в свою очередь, от частоты вращения двигателя (об/мин), т.е. чем больще мощность на выходе — и больше об/мин совершает двигатель, тем больше выхлопных газов проходит через турбину, следовательно создается большее давление. Допустим, вы едите достаточно быстро, выхлопного газа много, турбина создает все больше и больше давления, выхлопного газа становится еще больше, и опс, мотор умер от избытка давления — приехали.

Как же контролировать это давление?
Поток выхлопных газов на крыльчатку турбины должен буть уменьшен т.е. выхлопные газы должно контролируемо уходить или до турбины или непосредственно из нее. В стоковых машинах обычно практикуется внутренний перепускной клапан, т.е. выхлопные газы выводятся непосредственно из корпуса самой турбины. Однако многие устанавливают внешний перепускной клапан до входа в турбину путем установки перекрестной трубы или замены части выпускного коллектора.

Внутренний перепускной клапан имеет большое отверстие, через которое выхлопной газ выходит из турбины. Внутренний клапан имеет специальную заслонку, которая закрывает это отверстие в момент работы турбина (когда набирается требуемое давление) — по-принципу действия это чем-то похоже на дверь. И как и дверь, заслонка имеет промежуточные положения — частичной открытости. Эта заслонка соединена с рычагок, который виден снаружи самой турбины. Этот рычаг соединяют с рычагом активатора. Активатор — это пневматическое устройство, которое преобразует давление в линейное движение (как насос), используя дифрагму и пружину. Активатор приводит рычагом в действие заслонку, вплоть до ее полного открытия при давлении в 10-12 psi.

Как же получается большее давление при установке контроллеров наддува? (буст-контроллер)
Соленоид это специальный прибор который устанавливается перед активатором, и изменяет давление, поступащее на активатор, таким образом активатор как бы обманывается соленоидом и "видит" нереальное давление в системе, а то которое ему "показывает" соленоид. Таким образом если у вас давление до соленоида 13 psi, после него 10 psi, то перепускной клапан если он активизируется при давлении в 12 psi будет оставаться неактивным до 15 psi. (15-3=12), т.е. перепускной клапан откроется на давлении не менее 12 psi, хотя на самом деле будет уже 15 psi. Соленоид делает это за счет использования рабочего цикла маленького механизма (тут на днях, разобрал один — выглядит внутри как маленький игольчатый клапан с пружинкой). С изменением рабочего цикла, соленоид пропускает больше или меньше воздуха через себя. Соленоид управляется компьютером, который считывая давления отдает приказ увеличить или уменьшить наддув, путем открытия или закрытия перепускного клапана.

Регулировка тяги перепускного клапана
Сам по себе рычаг свободно перемещается, качаясь на креплении. Если это не так, и он не двигается свободно, когда отсоединен от тяги перепускного клапана, значит есть какая-то проблема и что-то ему мешает. Это нужно исправить. Иногда рычаг двигается рывками, особенно при нагревании. Длина самой тяги активатора может вариьроваться, таким образом регулируя степень открытости/закрытости перепускного клапана. Затягивание конца булеть укарачивать тягу перепускног клапана, расслабление — удлинять ее. Если тяга короче, клапан более плотно закрыт, и активатору требуется большее давление чтобы открыть клапан. Результат — большее давление, более быстрое раскручивание турбины, и перепускной клапан не открываетя так сильно и так быстро. И наоборот при ослаблении тяги.

Если вы используете контроллер с обратной связью, который сам меряет и контролирует давление (это обычное дело для электронных контроллеров), то регулировка тяги перепускного клапана — не даст такого же эффекта, как она дает при отсутствии обратной связи. Это происходит потому, что контроллер "принимает во внимение", произошедшие изменения, поэтому такая регулировка будет сказываться незначительно. Кроме того, хороший электронный контроллер держит перепускной клапан закрытым (давление на активаторе 0 psi), до тех пор пока не будет набран нужный уровень — таким образом набор давления происходит гораздо быстрее.

Внешние перепускные клапаны (external wastegate) Внешний перепускной клапан — отдельное устройство, которое создано для работы отдельно от корпуса турбины. (хотя некоторые внешние перепускные клапаны устанавливаются на корпус тубины — например Turbonetics). Внешнии перепускные клапана обычно расчитаны на гораздо больший поток воздуха, чем внутренние. Большинство из них имеет двойной активатор, это способствует более быстрому открытию клапана и обеспечивает лучший контроль за раскручиваемостью турбины. Если вы строите мощный автомобиль (500л.с. и выше), то внешний перепускной клапан (может и не один) — это единственный правильный путь. Выход от внешнего перепускного клапан может направляться обратно в выхлоп или в атмосферу (ОЧЕНЬ громко, можно поставить небольшую трубу с глушителем). Кроме того, внешние клапана могут иметь разные пружины, тем самым заменив пружину на более упругую, вы можете задать минимальный уровень наддува предположим в 5 psi. Наддув — как камень — и очень легко регулируется.

Помните, что недостаточно большой перепускной клапан, может привести к избыточному давлению и вы повредите двигатель. Для сильно тюненных автомобилей — настоятельно рекомендуется использовать внешний перепускной клапан.

Среда может быть жидкая или газообразная [2] .

Внешне перепускной и предохранительный клапаны могут не отличаться друг от друга.

Содержание

Перепускной клапан и турбонаддув двигателя внутреннего сгорания [ править | править код ]

Перепускной клапан (blow-off) используется для сброса избыточного давления, создаваемого во впускном коллекторе в атмосферу. Также, существует вариант сброса избыточного давления в начало тракта впуска (bypass).

Избыточное давление образуется вследствие работы турбонаддува ДВС.

Перепускной клапан в системе подачи топлива [ править | править код ]

Перепускной клапан в системе охлаждения двигателя внутреннего сгорания [ править | править код ]

Поддержка постоянного давления топлива в ТНВД дизельных двигателей — обязательное условие работы данного агрегата и всей системы питания. Постоянство давления достигается применением перепускных (редукционных) клапанов — все об этих деталях, их типах и конструкции, работе и замене читайте в статье.

Что такое перепускной клапан ТНВД

Перепускной клапан ТНВД (редукционный клапан) — узел топливного насоса высокого давления систем питания дизельных двигателей, регулируемый клапан (гидравлический дроссель) для слива излишков топлива и поддержания необходимого давления топлива в насосе.

Перепускной клапан выполняет несколько функций:

Слив избыточного топлива из насоса;
Удаление воздуха, попавшего в топливную систему;
Поддержка постоянного давления топлива внутри насоса (в каналах насосных секций многосекционных ТНВД и в корпусе распределительных ТНВД).

Редукционный клапан представляет собой автоматический гидравлический дроссель — устройство, создающее сопротивление потоку жидкости и обладающее возможностью изменять интенсивность этого потока в зависимости от гидравлического давления. В определенном диапазоне давлений перепускной клапан закрыт или создает высокое сопротивление потоку жидкости, при превышении некоторого порогового давления клапан открывается и сбрасывает излишки топлива из насоса, предотвращая дальнейший рост давления.

Перепускной клапан входит в состав секции низкого давления ТНВД, он работает автоматически и лишь нуждается в регулировании для установления порога срабатывания.

Типы, конструкция и принцип работы перепускного клапана ТНВД

Прежде всего, следует отметить, что сегодня существует несколько типов клапанов, обеспечивающих перепуск топлива в ТНВД:

Перепускной (редукционный) клапан в многосекционных насосах;
Перепускной (редукционный) клапан регулирования давления внутри корпуса (на входе в насосную секцию топливоподкачивающего насоса) в ТНВД распределительного типа;
Клапан дросселирования перепуска в насосах распределительного типа.

Каждый из клапанов имеет свои конструктивные особенности и занимает определенное место в топливном насосе высокого давления.

Перепускной клапан в многосекционных ТНВД. Данный клапан устанавливается в передней стенке корпуса насоса, он связан с каналами подачи топлива от топливоподкачивающего насоса на нагнетательные секции. Конструктивно клапан очень прост: его основу составляет корпус, внутри которого располагается подпружиненный запорный элемент в виде шарика или диска. Корпус может быть двух типов:

Болт. Клапан выполнен в виде болта, внутри которого располагается запорный элемент, а на стенках выполнено два или более отверстий для отвода топлива в обратную магистраль. Болт вворачивается в корпус насоса, он удерживает соединительный ниппель, к которому присоединяется обратная магистраль;
Штуцер. Клапан выполнен в виде штуцера, внутри которого располагается запорный элемент. Штуцер вворачивается в корпус насоса, а к наружной резьбе присоединяется обратная магистраль.

Работает перепускной клапан этого типа следующим образом. При низком давлении в подводящей магистрали клапан закрыт за счет усилия пружины — топливо подается к нагнетательным секциям. При изменении режима работы двигателя меняется и работа ТНВД и топливоподкачивающего насоса, в какой-то момент давление топлива в подводящей магистрали повышается, что может затруднять работу нагнетательных секций. При превышении порогового давления (которое лежит на уровне 58-80 кПа) преодолевается усилие пружины и клапан открывается — происходит сброс излишков топлива в бак через обратную магистраль. При падении давления клапан вновь закрывается.

Следует отметить, что в многосекционных насосах редукционный клапан отвечает, в основном, за отвод излишком топлива, а удаление воздуха из системы осуществляется клапаном-жиклером, установленным на фильтре тонкой очистки топлива.

Перепускной клапан распределительных ТНВД. Данный клапан выполняет те же функции, что и перепускной клапан многосекционных насосов. Он устанавливается сразу за топливоподкачивающим насосом и осуществляет сброс излишков топлива при повышении давления. Клапан может выполняться в виде болта или штуцера, также он может встраиваться непосредственно в корпус насоса.

Клапан дросселирования перепуска распределительных ТНВД. Данный узел объединяет в себе две детали — жиклер слива топлива и собственно перепускной клапан. В насосах распределительного типа присутствует сливной жиклер — отверстие малого диаметра, через которое постоянно осуществляется слив топлива в обратную магистраль. Жиклер обеспечивает циркуляцию топлива через насос, за счет чего происходит охлаждение деталей агрегата и удаление из него воздуха. В некоторых насосах жиклер как таковой отсутствует, он объединяется с клапаном дросселирования перепуска, который при низком давлении всегда пропускает некоторое количество топлива, а при росте давления открывается и сбрасывает излишки топлива в обратную магистраль.

Клапан дросселирования перепуска имеет конструкцию, аналогичную обычному перепускному клапану, однако в его корпусе выполнено дополнительное отверстие малого диаметра — жиклер, постоянно соединенный с обратной магистралью. Запорный элемент клапан находится выше жиклера и не закрывает его. При росте давления запорный элемент преодолевает упругость пружины, поднимается и открывает основное сливное отверстие — в этом случае излишки топлива поступают в обратную магистраль. При падении давления запорный элемент возвращается в первоначальное положение и слив топлива происходит только через жиклер.

Клапан дросселирования перепуска обычно выполняется в виде болта, который вворачивается в резьбу на корпусе ТНВД и соединяется с обратной магистралью с помощью ниппеля.

Правильный выбор и замена перепускного клапана ТНВД

Редукционные клапаны имеют крайне простое устройство, однако они постоянно подвергаются высоким нагрузкам и довольно часто выходят из строя. Неисправность клапана проявляется ухудшением работы двигателя — он теряет приемистость и на некоторых режимах заметны ухудшения его характеристик. В этих случаях необходимо демонтировать и проверить клапан, и, если он неисправен — произвести замену.

Для замены необходимо выбирать перепускной клапан того же типа и модели, что установлен на ТНВД производителем — только в этом случае есть гарантии, что клапан имеет необходимые характеристики и обеспечит нормальную работу насоса. Многие клапаны допускают регулировку давления, при котором происходит перепуск топлива — данную регулировку необходимо производить в строгом соответствии с инструкцией по ТО и ремонту автомобиля/трактора. Как правило, регулировка сводится к изменению числа шайб, подкладываемых под головку клапана, хотя здесь есть и исключения — все зависит от конкретного типа устройства.

При верном выборе, замене и регулировке редукционного клапана топливный насос будет эффективно работать на всех режимах, обеспечивая нормальные рабочие характеристики силового агрегата.

газов, возникают перепады давления. Для постоянного регулирования напора потока и сброса избыточного давления в системе устанавливается перепускной клапан. Он применяется как в централизованных сетях, так и в локальных магистралях частных домов.

Назначение и области применения

Перепускные клапана устанавливаются в жидкостных и газовых трубопроводах, в которых возможно регулярное повышение давления по разным причинам. Задачей этого устройства является поддержание рабочего давления в системе. При возрастании напора на участке магистрали перед установленным клапаном, он сбрасывает часть рабочей среды в обводной контур, снижая тем самым давление в основной системе.

Эти устройства находят применение в системах:

холодного и горячего водоснабжения,
теплоснабжения от любых источников,
охлаждения,
кондиционирования.

Отдельная область – автомобилестроение. Они устанавливаются в системах охлаждения и подачи топлива. Перепускными клапанами в автомобильных двигателях с турбонаддувом регулируется нагнетание воздуха турбокомпрессором.

Перепускной клапан турбины автомобильного двигателя

Конструкция и принцип работы любого перепускного клапана

Его корпус изготавливается из стали или латуни. Основным элементом внутреннего механизма является затвор (заслонка), закрывающий пропускное отверстие. Затвор удерживается в закрытом состоянии пружиной. В отдельных моделях его роль выполняют мембрана или диафрагма. Усилие пружины регулируется настроечным рычагом, выведенным на внешнюю поверхность корпуса.

Схема устройства клапана

Гидравлика работы основана на давлении потока рабочей среды в трубопроводе на затвор, находящийся внутри корпуса. Пока усилие меньше установленного регулировками рычага, сливное отверстие остается закрытым. Как только напор становится больше настроечного, давление на пружину приводит к ее сжатию. В результате отверстие для слива оказывается приоткрытым, и часть потока перепускается в обходной контур, уменьшая давление в основной гидросистеме.

Дальше происходит обратный процесс – снижение напора приводит к разжиманию пружины и закрытию затвора, и клапан снова готов к очередному сбросу. Выравнивание давления происходит постоянно, в автоматическом режиме. При работе системы в режиме «закрытой водяной задвижки» перепускной канал остается постоянно открытым, обеспечивая постоянную рециркуляцию потока носителя по обходному контуру.

Разрез перепускного устройства

Отличия от других видов защитных клапанов

Похожим устройством и принципом действия обладают и другие вентили, устанавливаемые для безопасной работы трубопроводов. Но они различаются по назначению и предъявляемым требованиям.

Тип клапана	Механизм действия	Принцип работы
Перепускной	Устанавливается в обходном контуре и перенаправляет в него часть потока	Постоянно работает по мере необходимости
Предохранительный	Снижает давление в системе, выбрасывая часть носителя наружу	При аварийном повышении давления
Редукционный	Изменяя свою пропускную способность, регулирует напор в части основного контура, расположенной после места его установки	Постоянная работа

Перепускной вентиль уменьшает нагрузку на насосы системы без изменения количества носителя в ней.

Технические характеристики

Основные величины, определяющие возможности работы перепускных устройств в системе:

Диаметр прохода. Внутреннее сечение прохода носителя через вентиль. Может отличаться от диаметра основного контура системы.
Пропускная способность. Характеризует объем рабочей среды, способных пройти через клапан в единицу времени при номинальном давлении в 1 атм. Измеряется в куб.м/час.
Предельное давление. Максимальное значение избыточного напора, на которое рассчитана работа устройства. Превышение в системе этого параметра приводит к смещению штока вентиля и началу перепуска носителя. Определяется при температуре носителя в 20 °С.
Диапазон настройки. Границы возможностей регулировки избыточного давления, при котором начинается открывание клапана. Единица измерения – бар.

Регулировочная шкала с настроечным движком

Разновидности перепускных клапанов

При схожести принципа действия и рабочих характеристик устройства имеют дополнительные различия.

Способ присоединения

На магистралях малого диаметра (до 150 мм) входные и выходные патрубки обычно выполняются под резьбовое соединение. Варианты – внешняя или внутренняя резьба патрубка. На трубопроводах большого сечения используется подключение методом сварки или с применением фланцевых соединений.

Фланцевые клапана большого диаметра

Направление потока

Вентиль, устанавливаемый в основном потоке, обычно имеет угловую форму для подключения отводящего контура. Клапана, включаемые в байпасную магистраль, могут быть и прямоточными.

Перепускной клапан прямого потока

Активный элемент

Обычно перекрытие выходного отверстия осуществляется затвором или заслонкой. Но в некоторых конструкциях запорным элементом является диафрагма, соединенная со штоком. Применение диафрагменных вариантов рекомендуется в магистралях с рабочей средой, содержащей помимо жидкости или газа твердые частицы.

Механизм действия

Различие в способе воздействия на запорный элемент обусловило появление двух типов вентилей.

Прямого действия. Простое механическое устройство, в котором теплоноситель непосредственно воздействует на активный элемент клапана. Недорогие и сравнительно простые в обслуживании.
С элементами непрямого воздействия. Фактически состоит из двух вентилей. Клапан малого диаметра работает как датчик давления и при срабатывании управляет штоком главного затвора, который и открывает слив в обводной канал. Характеризуются более точной настройкой порога срабатывания.

Критерии выбора устройства

Перепускные вентили необходимы в следующих типах трубопроводных магистралей:

Бойлерные накопительные системы. Вода в них находится под давлением, а периодические включения/выключения приводят к резким перепадам объема и напора протекающей жидкости.
Системы горячего водоснабжения постоянного действия, снабженные терморегулирующими устройствами. При изменении температуры меняется и объем среды в магистрали. Требуется постоянная регулировка и сглаживание перепадов давления.
Многоконтурные системы отопления. При отключении любого из контуров возрастает давление в остальных частях. Перепускные устройства минимизируют изменение нагрузки на насосы системы.
Твердотопливные отопительные устройства не способны резко снизить температуру носителя после отключения. Перевод потока в обход магистрали позволяет уменьшить время охлаждения.

При выборе подходящего предохранительного устройства перепускного типа нужно учитывать следующие параметры:

Диаметр и способ подключения, позволяющие включить его в регулируемую магистраль.
Пропускная способность должна соответствовать расчетному отводу носителя в случае максимальной нагрузки.
Рабочая температура устройства и материал его изготовления.
Необходимость регулировки точки срабатывания клапана. Ее диапазон должен лежать в пределах планируемых изменений давления.

Значение имеет и ориентировка на продукцию известного производителя.

Особенности монтажа

Конкретное место установки перепускного устройства зависит от схемы и типа трубопровода. Клапан может встраиваться в дополнительный отводной контур. Для отопительных систем замкнутого цикла сброс излишнего давления проводится в трубопровод обратного направления. Допускается также его применение в качестве предохранительного вентиля, с настройкой на аварийное давление и со выводом жидкости в канализацию.

В схеме одноконтурной отопительной магистрали перепускной клапан устанавливается в байпасный отвод после нагнетательного насоса.

Перепускной клапан локальной системы отопления. Схема установки.

Для большей сохранности и безопасности всего отопительного контура желательно помимо перепускного устройства установить и дополнительные:

обратный клапан для предотвращения обратного направления потока,
воздухоотводной вентиль для стравливания воздушных пробок,
сливной кран для полного сброса носителя из системы,
для систем малого диаметра коттеджного типа – сетчатые фильтры.

В многоконтурных системах перепускные клапана устанавливаются в каждом контуре.

Советы по настройке и обслуживанию

Ставить вентиль с регулировкой диапазона избыточного давления стоит тем, кто уже имеет опыт в расчете требуемого значения. Открытие сливного отверстия начинается при давлении, выбранном настройкой. Но полностью оно открывается обычно при давлении, превышающем начальное значение на 20%. Но расчет не может базироваться только на этом показателе, потому что такое понижение рабочего напора в системе носит нелинейный характер. Сброс части носителя уже приводит к уменьшению нагрузки на затвор клапана. Поэтому для точного расчета пропускной способности устройства ориентируются на диаграммы, приводимые в техпаспорте.

Следует учитывать, что погрешность настройки большинства регуляторов составляет 10%. Для первоначальной регулировки и последующего контроля рекомендуется устанавливать манометры до и после точки перепуска.

Сама настройка проводится либо сдвигом бегунка вдоль шкалы, либо вращением регулировочного винта. После установки и проверки требуемого значения, винт закрепляется зажимной гайкой.

Текущий уход за перепускным клапаном заключается в ежемесячном контроле начального давления срабатывания и скорости его открывания. Следить нужно и за состоянием фильтров.

При неправильной работе клапана следует его демонтировать, разобрать и промыть все детали. Возможно, неисправность вызвана простым засорением механизма.