Клапаны для компрессора – какие бывают

Воздушный компрессор — это агрегат, принцип действия которого основан на сжатии и подачи воздуха к пневматическому оборудованию под необходимым давлением. Такие установки являются незаменимым элементом как в быту, так и в промышленности, являясь автономно функционирующей технической единицей или будучи включенными в более сложные электроприборы (например, климатическое либо холодильное оборудование). Принципиальная схема любого компрессора включает рабочую камеру и систему клапанов. А поскольку данные аппараты, как и любые другие механизмы, могут ломаться, то необходимо знать, как они устроены, какие бывают клапаны, как правильно их выбрать или изготовить самостоятельно. Обо всем этом – в материале далее.

Разновидности и принцип работы клапанных механизмов

В настоящее время наиболее распространенными видами компрессоров являются винтовые и поршневые установки. При этом винтовые компрессоры, например, выпускаемые белорусским заводом REMEZA, нашли широкое применение в различных отраслях промышленности, а поршневые — в быту. Последние можно встретить как в гаражах автолюбителей (компрессоры типа СО-7Б, Форте VFL-50 и др.) так и в системах жизнеобеспечения рыбок в аквариумах (компрессоры Resun и др.), а также в бытовом пневмоинструменте.

Устройство винтового компрессора

Устройство винтового

Поршневые компрессоры отличаются простотой конструкции и сравнительно небольшим количеством деталей и узлов. Существует много самых разнообразных конструкций таких компрессорных установок, оснащенных специальными пластинчатыми клапанами, регулирующими процесс всасывания и нагнетания воздуха во время работы. В зависимости от назначения компрессорных установках (их производительности, мощности и рабочего давления) можно встретить клапанные механизмы трех видов:

дисковые — их пластины могут изготавливаться как из металла, так и из высококачественных полимеров, в том числе и армированных;
кольцевые — детали для них изготавливают из чугуна, стали или цветных металлов (выбор материала определяется типом компрессора);
тарельчатые — пластины для этого вида клапанов изготавливают из полимерных материалов, а используют их в компрессорах, работающих с загрязненными средами.

Поршневой компрессор

Впускной и выпускной клапаны

Впускные и выпускные клапанные узлы играют такую роль в работе компрессорного оборудования.

Движение поршня к нижней мертвой точке вызывает втягивание воздуха через открытый всасывающий клапан.
При достижении нижней точки поршень начинает движение в обратном направлении. При этом всасывающий клапан закрывается, и воздух, который находится в герметичной камере, под действием давления поршня начинает уменьшаться в объеме.
При приближении к верхней мертвой точке открывается нагнетательный клапан, и сжатый под большим давлением воздух начинает поступать в ресивер.
Вытеснив воздух из камеры, поршень снова начинает движение к нижней мертвой точке, и рабочий цикл повторяется.

Разгрузочный и предохранительный клапаны

Таким образом, компрессор цикл за циклом накачивает воздух в ресивер до достижения заданной величины давления. Следит за этим процессом специальное реле-регулятор давления (прессостат), управляющее работой электродвигателя путем включения и выключения его в зависимости от степени сжатия воздуха. Как правило, в состав прессостата входит и стартовый разгрузочный клапан. Подключают прессостат между выходом компрессорной головки и обратным клапаном (обратником), который соединен с ресивером и удерживает находящийся там сжатый воздух.

Важно! За сброс давления воздуха отвечает предохранительный клапан. В его функции входит: обеспечивать плавный запуск компрессора и препятствовать возврату сжатого воздуха в камеру сжатия после отключения двигателя.

Необходимое пневмооборудование подключается непосредственно к ресиверу, который может дополнительно оснащаться различными устройствами (сепараторы, фильтры, выравниватели давления и пр.).

Обратный клапан

Обратный клапан (обратник) — это устройство, пропускающее сжатый воздух только в одном направлении. Конструктивно он собран (см. рис.) в металлическом корпусе (поз. 3), внутри которого размещаются:

Обратный клапан

внутренний затвор (поз. 6), перекрывающий входное отверстие;
пружина (поз.4), прижимающая резиновое кольцо (поз.5) к седлу затвора;
входной штуцер (поз.7);
пробка (поз.1) с уплотняющей прокладкой из картона (поз.2) (пробка дает возможность разобрать обратник для ремонта или технического обслуживания).

На заметку! Обратный клапан имеет отвод для подключения его к ресиверу и небольшое ответвление для подключения прессостата.

Принцип действия

Работает клапан обратного действия следующим образом. Проходя через выпускной клапан поршневого цилиндра, сжатый воздух попадает в обратник через входной штуцер (поз.7). Достигнув определенного давления, воздух поднимает внутренний затвор (поз.6) и через полость в корпусе (поз.3) проходит в накопительную емкость ресивера. При выключении компрессора пружина (поз.4) возвращает внутренний затвор на место, перекрывая путь воздуху из ресивера обратно в поршневой цилиндр.

Разновидности

На отечественном рынке можно встретить компрессоры с обратниками, изготовленными из трех разных материалов: алюминия, пластмассы и латуни. При этом алюминиевая деталь отличается от своих аналогов высокой надежностью и долговечностью. Она встраивается внутрь воздуховода, который соединяет поршневой цилиндр с ресивером, и способна работать в условиях воздействия высокой температуры (до 200°С). Тогда как пластмассовый обратник устанавливают в бюджетных моделях, работающих при невысокой температуре рабочей среды. Что касается клапанов, изготовленных их латуни, то они получили широкое распространение. Такие обратники достаточно надежны и прекрасно сохраняют свои рабочие характеристики в тех случаях, когда температура воздуха при сжатии не превышает 140°С.

Обратный клапан

Изготовление обратного клапана своими руками

В тех случаях, когда приобрести новый клапан обратного действия взамен вышедшего из строя не представляется возможным, можно сделать его своими руками из подручных материалов. Для этого понадобятся:

тройник с внутренней резьбой;
пружина;
2 муфты с наружной резьбой, по диаметру соответствующей внутренней резьбе тройника;
шарик, диаметр которого больше размера внутреннего отверстия в муфте;
металлическая заглушка с наружной резьбой, соответствующей внутренней резьбе на тройнике.

Собирают клапан в следующей последовательности: сначала муфту вкручивают в один из отводов тройника, затем с другой стороны в тройник вкладывают шарик, а потом закручивают пробку, прижимая шарик пружиной.

Самодельный обратный клапан

Есть несколько практических советов по изготовлению обратника.

Шарик лучше всего взять от старой компьютерной мышки — он имеет обрезиненную поверхность, которая будет плотнее прилегать к краям отверстия.
В качестве корпуса можно использовать и обычный отрезок трубы подходящего диаметра. Правда при этом в ней придется просверлить боковое отверстие, приварить еще один отвод и на всех концах нарезать резьбу.
Пружина должна прижимать шарик с определенным усилием и ни в коем случае не должна быть прослабленной.

Предохранительный клапан

Сбросной (другое название – предохранительный) клапан служит для аварийного стравливания давления и является конечным устройством, оберегающим подключенное к компрессору пневматическое оборудование от повреждений.

Внимание! Эксплуатировать компрессор без предохранительного клапана не рекомендуется.

К разновидностям сбросного клапана специалисты относят также:

перепускной клапан;
разгрузочный клапан.

Несмотря на незначительные конструктивные отличия, их принцип работы идентичен предохранительному клапану.

Принцип действия предохранительного клапана

В компрессорном оборудовании, которое не предназначено для эксплуатации в промышленных условиях, установлены пружинные предохранительные клапаны. При работе такого компрессора в штатном режиме он закрыт (см. схему). При этом давление воздуха на его тарелку уравновешивается тарированной пружиной, препятствующей открыванию запорного механизма. При внезапном увеличении давления свыше установленного значения сила прижатия тарелки к соплу уменьшается, и клапан начинает открываться. При этом происходит сброс избыточного воздуха, после чего запорный механизм может вернуться на место.

Предохранительный клапан

Важно! Если сбросной клапан долго не возвращается на место, то компрессор необходимо выключить и устранить причину, вызвавшую несанкционированное повышение давления

Перепускной клапан

Перепускной (или переливной) клапан поддерживает давление рабочей среды на заданном уровне. Для этого через имеющееся ответвление осуществляется постоянный, а не однократный или периодический, как в предохранительном клапане, отвод излишнего количества рабочей среды (сжатый воздух, газ, жидкость), что и обеспечивает стабильность давления в системе. Такие клапаны используются, например, в турбокомпрессорах, установленных на автомобильных ДВС.

Разгрузочный клапан

Клапан разгрузочного действия обеспечивает стравливание сжатого воздуха, оставшегося в коллекторе между поршневым блоком и обратником, при остановке компрессора. При этом давление на выходе компрессора снижается до величины атмосферного. В общем случае наличие разгрузочного клапана дает возможность:

сбросить давление в магистрали при отключении компрессора;
перевести компрессор на нулевую производительность при отсутствии расхода рабочей среды;
облегчить повторный запуск как компрессора, так и подключенного пневмооборудования.

Разгрузочный клапан

Кроме того, разгрузочный клапан используют в тех случаях, когда отсутствует возможность отключения механического привода подключенного пневмооборудования. Устанавливают его на выходе компрессора перед обратником.

Итак, чем производительнее и мощнее компрессорное оборудование, тем сложнее система клапанов. Самый простой клапан обратного действия для использования в бытовом компрессоре низкого давления можно изготовить своими силами. Но чтобы установка работала корректно, рекомендуется приобрести деталь заводского производства.