Zawory bezpieczeństwa

Zadaniem zaworów bezpieczeństwa jest ochronna urządzeń i rurociągów przed skutkami nadmiernego wzrostu ciśnienia mogącymi prowadzić do uszkodzenia. Najczęstszymi przyczynami powstawania wysokich ciśnień są uderzenia wodne oraz awarie armatury odcinającej czy urządzeń automatycznej regulacji.

Zawory bezpieczeństwa możemy ze względu na sposób działania podzielić na dwie grupy: 1. Zawory wysokociśnieniowe,

2. Zawory niskociśnieniowe (stosowane jako urządzenia zabezpieczające przed skutkami wystąpienia uderzenia hydraulicznego).

Zawory bezpieczeństwa wysokociśnieniowe

Rozróżniamy dwa podstawowe rodzaje tych zaworów:

- zawory ciężarkowe w których siła dociskająca grzybek do gniazda zaworu wywierana jest przez ciężar

- zawory sprężynowe gdzie nacisk na grzybek uzyskiwany jest za pomocą zamontowanej wewnątrz zaworu sprężyny.

W zależności od konstrukcji zawory ciężarkowe można podzielić na: dźwigniowe i bezdźwigniow e. W zaworze bezdźwigniowym ciężar umieszczony jest współosiowo na trzpieniu wyprowadzonym w osi grzybka. Warunkiem otwarcia zaworu jest zrównoważenie siły ciężkości działającej na ciężar oraz siły parcia wody lub powietrza działającej na grzybek.

W zaworach dźwigniowych ciężarek umieszczony jest na ramieniu dźwigni. Aby nastąpiło otwarcie zaworu musi nastąpić zrównoważenie momentów sił ciężkości i parcia liczonych względem osi dźwigni.

Zawory sprężynowe w zależności od wzniosu grzybka nad gniazdem przy ich całkowitym otwarciu można podzielić na: normalnoskokowe które nie posiadają żadnych urządzeń do podnoszenia grzybka przez wypływający strumień wody i w których skok wynosi od 1/20 do 1/12 średnicy gniazda, średnioskokowe w których skok jest mniejszy niż 0.275 średnicy gniazda i wysokoskokowe z skokiem zaworu większym niż 0.275 . Przekroje przez poszczególne typy zaworów pokazano na rysunkach poniżej.

Rysunek nr 1. Zawory bezpieczeństwa: a) zawór ciężarkowy: b) zawór sprężynowy

Dobór zaworów bezpieczeństwa montowanych na zbiornikach ciśnieniowych dokonuje się przy użyciu wzorów podanych w przepisach Urzędu Dozoru Technicznego (DT/Z/63).

•

G = 1.59 ⋅

⋅ F ⋅ (p − p ) ⋅

[kg/h]

a

γ

dla układu technicznego,

c

1

2

1

•

G

−

= 44 6

. ⋅10 6 ⋅ α ⋅F ⋅ (p

) ρ [kg / s] dla układu SI.

1 − p 2

⋅

c

1

gdzie:

F- pole przekroju zaworu (przekroju siedliska) równe polu najmniejszego wolnego przekroju na dopływie do zaworu, mm2 (F=0.785 d 2

o ),

do - najmniejsza średnica kanału dolotowego w zaworze przed gniazdem, mm,

∝c - współczynnik wypływu cieczy z zaworu bezpieczeństwa uwzględniający wpływ tarcia i przewężenia strumienia cieczy oraz kształtu kanałów zaworu na jego przepustowość, p1 -maksymalne nadciśnienie płynu przed zaworem bezpieczeństwa ( równe ciśnieniu dopuszczalnemu zwiększonemu o 10%), atn, (kPa),

p2 - nadciśnienie panujące w przestrzeniu za zaworem bezpieczeństwa do której płyn wpływa z zaworu bezpieczeństwa ( gdy wpływa do atmosfery to p2= 0), atn, (kPa), γ1 (ρ1) - ciężar właściwy (gęstość) cieczy przed zaworem bezpieczeństwa, kG/m3 , (kg/m3), Wartości jednostek podane w nawiasach odnoszą się do wzoru wyprowadzonego dla jednostek układu SI.