Особенности базового клапана BERMAD

Дренчерные узлы управления должны обеспечивать широкий спектр функций – от "открытия/закрытия" направления пожаротушения, до регулирования давления на выходе – иногда при большом диапазоне расходов и чрезвычайно высоком перепаде давления.

Дренчерные узлы управления должны обеспечивать широкий спектр функций – от "открытия/закрытия" направления пожаротушения, до регулирования давления на выходе – иногда при большом диапазоне расходов и чрезвычайно высоком перепаде давления.

Конструкция корпуса клапана очень важна, но решающее значение имеет вид запорного элемента, который определяет следующие характеристики:

1. Способность противостоять большим перепадам давления. В основном на входе дренчерного узла управления постоянный напор, а на выходе просто атмосферное давление.
2. Способность дросселировать, поддерживая заданный уровень давления на выходе с высокой точностью и быстрым откликом

Разработка мембранного клапана серии 400Y для обеспечения надежной работы

Команда инженеров компании Bermad разработала конструкцию базового клапана серии 400Y исходя из самых жестких гидравлических условий работы.

Стремясь к простоте, за основу конструкции был принят принцип купольной диафрагмы. Клапана такого типа состоят из всего трех основных компонентов: корпуса, крышки и мембраны. При этом задача обеспечить жесткое запирание, устойчивость к высоким перепадам давления и возможность механической индикации положения привела к появлению уникальной конструкции запорной мембраны – залога надежной и долгосрочной работы.

Усовершенствованное решение

Конструкция мембраны клапана 400Y состоит из двух секций

Верхняя секция представляет собой гибкую, армированную тканью резиновую мембрану. Нижняя секция представляет собой запорную часть мембранного блока, изготовленного методом вулканизации, с металлическим сердечником. Мембрана гидравлически сбалансирована и имеет периферическую опору на корпус клапана, что позволяет избежать напряжения в материале на каждом этапе движения мембраны.

Верхняя секция мембраны

Более тонкая, армированная тканью верхняя секция представляет собой движущуюся часть мембраны (юбочку), которая опирается на корпус клапана по мере движения вверх или вниз.

Главной задачей этой секции является обеспечение регулирующей чувствительности, необходимой для достижения высокоточного регулирования давления, при этом обеспечивая возможность закрытия клапана при низком перепаде давления.

Нижняя мембранная секция

Нижняя часть мембраны представляет собой прочную радиальную запорную часть клапана. Она сконструирована таким образом, чтобы противостоять воздействию силы напора, которая будет пытаться вытолкнуть или деформировать мембрану при всех рабочих режимах: при герметичном закрытии, полном открытии и дросселировании. Жесткая радиальная конструкция обеспечивает поршневое равномерное движение блока, обеспечивая точность работы, водонепроницаемое соединение с седлом клапана и возможность добавления визуального индикатора положения. 

В итоге, запорный элемент, сохраняя все преимущества гибкой диафрагмы, получил необходимые характеристики жесткого запорного элемента.

Особенности работы дренчерных клапанов с купольной мембраной

В настоящее время в противопожарных установках используется целый ряд мембранных гидравлических клапанов с мембраной купольного типа. В клапанах купольного типа применяются однослойные гибкие мембраны. Давление в камере управления клапаном прижимает мембрану к седлу клапана и таким образом обеспечивается перекрытие потока.

В условиях высокого расхода или высокого перепада давлений особенности конструкции этого типа дренчерных клапанов, а именно гибкая однослойная мембрана, не может обеспечить надежную работу клапана.

Если мембрана слишком тонкая и гибкая, то значительный перепад давления на входе и выходе закрытого клапана может легко ее деформировать. При этом нарушается герметичность запирания или полностью теряется управление.

Если мембрана слишком толстая, то это грозит потерей чувствительности при работе в условиях низкого расхода. Кроме прочего, потребуется значительное давление для повторного закрытия клапана – выгнутая вверх плотная мембрана "залипает" в таком положении. То есть корректность и надежность работы так же теряется.

От теории к практике

Следующие испытания показывают, что может произойти с купольной мембраной в сложных гидравлических условиях.

В качестве образца для испытаний был выбран дренчерный узел управления с электрическим пуском и функцией редукции давления DN 150 мм. В базовом клапане в качестве запорного элемента применена купольная мембрана. Испытания проводились в лаборатории гидравлики BERMAD в Израиле.

Смодулированные рабочие условия:

Динамические испытания:

давление на входе в клапан: 2000 psi (139 бар)

Поддержание заданного давления на выходе из клапана: 350 psi (24 бар)

Скорость потока: 120 литров в секунду

Статические испытания:

2000 psi (139 бар) в камере управления клапаном

Нулевое давление на входе в клапан

Нулевое давление на выходе из клапана

Процедура испытаний:

Тестирование состояло из двух динамических испытаний продолжительностью 1 час. Затем, в течение пяти дней, клапан подвергался статическим испытаниям, по окончанию которого было проведено еще одно часовое динамическое испытание.

По окончании третьего этапа диафрагма постепенно деформировалась с полным разрушением запорной части.

2000 psi (139 бар) давление в камере управления при статических испытаниях, фото иллюстрирует выгибание мембраны

Мембрана после проведения испытаний

Результат

Важно отметить, что испытаниям подвергся клапан с купольной мембраной только одного производителя. Испытания имитировали очень тяжелые рабочие условия, которые редко могут возникнуть на практике, но необходимы для понимания возможного предела живучести мембраны в данной конструкции клапана. Поэтому не стоит делать поспешные выводы, что дренчерные клапаны с купольной мембраной не подходят для использования в обычных установках пожаротушения.

На основе полученных результатов компания Bermad провела аналогичные испытания клапана серии 400Y. Клапаны Bermad успешно прошли испытания без деформаций запорного элемента.

По ссылке вы можете ознакомиться с особенностями клапана серии 400Y: