Обратные клапаны

Обратный клапан определен в качестве автоматического опциона, раскрывающегося при транспортировке жидкой или газообразной среды через трубопроводный канал в одном направлении и, закрывающегося при реверсивном потоке. Эта ключевая деталь представляет часть не только водной гидросистемы, но и отопительной, канализационной, а также некоторых технологических установок промышленного образца. Затвор задействуют в качестве устройства, нивелирующего протечку бытовой техники (стиральные и посудомоечные машины).

Запирающая арматура различается по своей конструкции, которая в свою очередь определяет ее преимущества и сферу эксплуатации. Общий принцип функционирования – открытие при достижении заданного диапазона напора и закрытие при его снижении ниже точки заданного диапазона. Несмотря на то, что клапан обратный имеет относительно простое конструктивное устройство выбор правильного типа имеет весомое значение для обеспечения работоспособности всей системы.

Предназначение и опциональный принцип

Основная опция, за выполнение которой отвечает обратный клапан на воду – это предохранитель системы магистрали водного снабжения от аварийных перепадов напора жидкостной среды, которая транспортируется трубопроводом. Первопричиной такого явления представлена остановка насосного оборудования, что влечет за собой негативные последствия, такие как слив воды из трубы назад в скважину, откручивание рабочего колеса насоса за счет изменения направления воздействующей центробежной силы, что в общем итоге приводит к поломкам.

Обеспечить корректное функционирование водопроводного узла промышленного или бытового назначения и устранить подобные явления позволит установка запорной арматуры. Кроме того, обратный клапан позволит предотвратить негативные следствия, вызванные гидравлическим ударом. Применения такого рода затворов в системе трубопровода дает возможность создать корректные условия для эффективной и бесперебойной работы линии подачи и отвода воды и насосного оборудования, представляющим основную часть этой системы.

Клапан обратный на воду функционирует по простому принципу:

1. Вода, поступающая под определенным давлением в этот элемент, оказывает влияние на затвор за счет чего отжимается пружина, с помощью которой устройство находится в закрытом состоянии.
2. После этого жидкость начинает свободно циркулировать в заданном направлении.
3. В том случае, когда рабочее давление воды в трубе снижается или жидкость меняет свое направление, срабатывает механизм с пружиной, возвращая запирающий элемент в положение «закрыто».

Поскольку в работе гидросистемы не исключены перегрузки, такой принцип действия предохраняет от неисправности в базе элементов.

Выбирая необходимую модель запорной арматуры для промышленных или частных установок, необходимо принимать во внимание требования нормативов, предъявляемых к подобным изделиям. Производитель описывает их в технической документации для насосной станции или другого вида оборудования.

Характерные особенности, согласно которым подбирается обратный клапан:

• показания условного, пробного и рабочего давлений для определения состояния «закрыто»;
• значения окружности седла с посадочной поверхностью;
• диаметральный ряд условного прохода;
• класс герметичности по ANSI.

В гидросистемах чаще всего задействуют предохранительный клапан пружинной модификации, с диаметром условного прохода в диапазоне 1,5-5 см. Вне зависимости от того, что размеры такого устройства малогабаритные, он отличается высоким потенциалом пропускной способности и обеспечивает надежность эксплуатации водопровода, низкий вибрационный и шумовой уровни в установленных линиях.

Применяемый обратный клапан способствует понижению напора, образуемого посредством водного насоса в системе водного снабжения на 0,25-0,5 Атм. Такие показатели дают возможность снизить нагрузку не только на определенные узлы гидросистемы, но и на всю систему в целом.

Комплектация и ключевые особенности работы

Самый востребованный материал для производства корпуса клапана обратного хода воды – латунь. Такое определение сделано не случайно: сплав отличается высоким уровнем стойкости к агрессивному воздействию веществ химического типа (растворенные или грубодисперсные примеси), находящихся в жидкости, проходящей через гидросистему. Концентрация таких компонентов различна в зависимости от установленной системы очищения.

В некоторых моделях затворов для нивелирования негативного влияния агрессивных факторов, на внешнюю сторону, гальваническим методом, наносят защитное хромовое или никелевое покрытие.

Конструкция запирающей арматуры представляет из себя малогабаритный блок, оснащенный золотником, при производстве которого применяется сплав латуни или высокопрочный пластик. В качестве уплотнителя задействуют каучуковую или силиконовую шайбы. Воспринимающий пружинный механизм изготовлен из нержавейки. Этот узел составлен из подпружиненного элемента, изменение силы сжатия которого осуществляется винтом.

Обратный клапан функционирует согласно простому принципу, однако этого хватает для обеспечения высокой степени надежности функционирования изделия и высокоэффективного его задействования в гидравлической системе. Запорная арматура с пружиной конструктивно устроена следующим образом:

• корпус, составленный из деталей, скомпонованных друг с другом посредством резьбы;
• запирающий механизм в устройство которого входит два двигающихся золотника типа «тарелка», монтаж которых выполнен на шпинделе, и система уплотнения, служащая для усиления герметизации;
• пружина, установленная между золотниковыми тарелками и посадочным местом на выходе из пропускного отверстия.

Обратный клапан такого типа функционирует по несложной схеме:

1. Водный поток, поступивший в пружинную арматуру под заданным напором, воздействуя на золотник, способствует разжиманию механизма пружины.
2. При сжимании пружины подвижная часть золотника движется по шпенделю, способствующему открытию пропускающего канала и освобождению линии перемещения рабочей среды через затвор.
3. Когда производится занижение интенсивности напора водяного потока или передвижение выполняется реверсионно, обратный клапан возвращает золотник на посадочное седло, при этом закрывается отверстие пропуска.

Основные разновидности

Вариаций исполнения предохранительного клапана много. Определение выполняется исходя из их опционального принципа функционирования, конструктивных особенностей и материала производства. Каждый из этих аспектов определяется исходя из требований к устройству:

• максимально возможной температуры;
• допустимого перепада давления;
• минимальной и максимальной пропускной способности;
• скорости реверсивного потока;
• требований к изоляции;
• ориентации запирающей арматуры относительно трубопровода.

Обратный клапан муфтовой модели

Затворы такой категории составлены из пары деталей цилиндрической формы, подсоединенными друг к другу с помощью резьбы и прокладки-уплотнителя. В конструкцию входят:

• шток из пластика;
• две тарелки золотника.

Открытие и закрытие механизма запирающей системы в период, когда давление потока достигает необходимого диапазона, обеспечивается пружинным устройством. В свою очередь, исходя из типа затворного элемента различают подъемный, шаровый, дисковый и двухстворчатый обратный клапан.

Подъемный муфтовый затвор

Запорно-регулирующим средством здесь представлен золотниковый элемент, возвратно-поступательное передвижение которого воспроизводится под прямым углом относительно оси трубопровода. Подъем устройства (положение «открыто») осуществляется под напором водяного течения, а закрытие при понижении давления – под влиянием веса золотника, в этом случае, опускающимся на свое место посадки. Монтаж приборов возможен только на вертикальных линиях трубопровода.

Двухстворчатая модель

Такой тип запирающей арматуры составлен из нескольких сегментов, прикрепленных на осевой точке, расположенной в центре проходного сечения. Внутреннее устройство находится на подпружиненноммеханизме, задерживающего затвор в закрытом состоянии. За счет такой особенности стало возможным монтировать обратный клапан в любом положении. При производстве корпуса задействуют нержавейку или чугун. Рекомендуется применять в трубопроводах с сечением ДУ-50 и больше. Транспортируемая рабочая среда не должна включать крупнодисперсные примеси.

Шаровая конструкция

Основной деталью конструкции является шар на пружине, открывающий проходной канал в момент формирования заданного напора воды, поступившей в обратный клапан. Таким образом вода может беспрепятственно перемещаться, придерживаясь необходимого курса. Когда давление понижается или жидкость устремляется в противоположную сторону, механизм пружины реверсирует шар обратно на его место посадки.

Обратный клапан с дисковым затвором

В таких устройствах задействуют пару подпружиненных дисков. Воздействуя рабочим напором на прижимной механизм, спираль отжимается, освобождая канал. После того, как интенсивность напора фиксируется как пониженная, створка самостоятельно прижимается к посадочному месту, соответственно, происходит перекрытие потока. Среди преимуществ отмечены:

• маленькие габариты;
• небольшой вес за счет отсутствия фланцев;
• возможность монтажа на вертикальной, горизонтальной поверхностях и под наклоном;
• несложный процесс установки.

С золотником из латуни

Характерной особенностью предохранительного клапана является золотниковая камера в форме сферы, расположенная внутри его латунного корпуса. Благодаря формату конструкции удалось увеличить полезный объем отсека золотника и улучшить пропускную способность. Конструкционно обратный клапан составлен из таких деталей:

• латунный никелированный корпус;
• подвижный золотник;
• пружина;
• латунные золотниковые тарелки;
• прокладка из EPDM.

Эта категория сантехнической арматуры функционирует по аналогичной схеме, что и клапанный механизм.

Обратный клапан с дренажем и воздухоотводчиком

Универсальные затворные системы задействуют в оснащении трубопроводов, эксплуатирующихся при температуре рабочей среды в диапазоне от –20 до +90 °С. Подобный подход дает возможность значительно упростить монтажные работы и техобслуживание как отдельных деталей, так и системы целиком. В дополнение достигается высокий уровень надежности благодаря снижению общего гидравлического напора и уменьшения численности монтажных переходов.

Запорно-регулирующая арматура оснащена двумя патрубками: первый играет роль переходника для установки развоздушника, второй – задействуют в качестве прибора для сбора и удаления скопившегося конденсата. Патрубок для отведения воздуха оснащен внутренней резьбой и размещен на корпусе над приемным отсеком золотника. Для выпуска лишних атмосфер из системы целесообразна установка крана Маевского. Второй отрезок трубы, расположенный на выходе из клапана, предназначен для сливания лишней воды, образованной в виде конденсата устройством клапана.

При горизонтальном расположении обратного клапана на воду развоздушник не требуется, на его участке монтируется прибор, измеряющий давление; при вертикальном – дренажный патрубок используется при стачивании излишек влаги, а второй отрезок трубки с отводчиком воздуха задействуют для удаления воздушных пробок. По этим причинам стоит тщательно осмыслить для каких целей приобретается комбинированный обратный клапан и подходят ли его функциональные возможности для конкретных параметров гидравлической системы. Корпус в таких моделях выполнен из латуни с никелевым гальванопокрытием. Минимальное значение перепада давлений открытия – 0,025, закрытия – 0,05 бара.

Клапан обратный пружинный с полипропиленовым корпусом

Фитинг с пропиленовым корпусом внешне схож с косым отводом. Его используют в системах водоснабжения составленных из полипропиленовых труб. Запорная арматура подсоединяется к патрубкам с помощью стыковой полифузионной сварки, представляющей качественный метод соединения посредством разогрева краев материала и их скрепления под давлением.

Несмотря на то, что соединения являются неразборными, удобство обслуживания обеспечивается за счет вынесенных из перпендикулярной плоскости золотниковой камеры седла и золотника. Таким образом обратный клапан имеет дополнительный отвод, предопределяющий легкий доступ к запорному механизму для его очищения, профилактического осмотра или ремонта, при этом не нарушая целостность не только корпуса, но и системы в целом.

Другие типы обратных клапанов на воду

В магистральной трубопроводной схеме централизованного водоснабжения и промышленных устройствах установливаются и такие виды затворов, как лепестковые, шаровые и межфланцевые.

Обратный клапан лепесткового (гравитационный) типа

Оснащены подпружиненным поворотным механизмом и обладают меньшей чувствительностью к загрязненной рабочей среде. Под нагнетаемым напором золотник откидывается, тем самым предоставляя свободный доступ для транспортировки жидкости по трубам. Сниженное давление до установленного диапазона провоцирует падение золотника, соответственно, и закрытие канала.

Различают 2 основных вида гравитационных механизмов:

1. Простые - применяются для магистралей, рабочая способность которых не подчинена ударным явлениям. Актуальны для монтажа на трубы, диаметр которых не превышает 40 см.
2. Обратный клапан безударного вида – оснащены устройством, обеспечивающим сглаживание или более плавный процесс возврата на посадочное место золотника. Такое конструктивное исполнение позволяет монтировать модель на трубы большого диаметра.

Шаровый обратный клапан

Шариковые устройства отличаются наличием подпружиненного шарика в роли исполнительного механизма. В производстве этого элемента задействуют резину, алюминий или оба материала одновременно. Когда срабатывает пружина из-за изменения направления водного потока шар закрывает сечение прохода и попадает на свое посадочное место. Он расположен под верхней крышкой и выполняет передвижение по каналу с наклоном.

Межфланцевый обратный клапан

К преимуществам, которые предоставляют клапаны обратные для воды, относящиеся к межфланцевойкатегории, относятся:

• небольшие размеры, что позволяет задействовать их в стесненных условиях;
• уменьшение длины и других параметров устанавливаемой схемы трубопроводов - снижает общую стоимость системы.

Среди наиболее распространенных модификаций, отличающихся техническими показателями, выделяют:  

• 19С53НЖ – устройства, несложные в обслуживании и эксплуатации;
• 16Ч42Р – обратный клапан, изготовленный из особо прочного материала;
• РУ16 – модель, характеризующаяся высокой степенью надежности образуемого соединения, с применением стяжных шпилек.

Обратный клапан: материалы изготовления

Для производства запорной арматуры задействуют полный арсенал современных технологий. Появление новых и применение возможностей предшествующих материалов позволяют увеличивать потенциал эксплуатации устройства. В зависимости от применяемого материала при изготовлении, различают корпусы предохранительных клапанов из:

1. Латуни - материал не подвержен коррозийным образованиям. Затворы актуальны в бытовых и промышленных условиях для установки на трубопроводы любого типа. Они не нуждаются в регулярном инспектировании и обслуживании.
2. Обратный клапан из чугуна (серый, ковкий). Применение такой категории ограничено за счет склонности к ржавчине и отложениям. Их монтируют на трубах большого диаметра в централизованной магистрали.
3. Нержавеющей стали. Обратный клапан такого вида представлен самым надежным, однако и наиболее дорогостоящим. Они практически не подвергаются коррозии, а внутренняя часть не скапливает вредоносных отложений.
4. Комбинированных материалов. В этой модификации могут быть включены различные полимерные сплавы: меди, никеля, ниобия и пр.
5. Неметаллические. Производятся из пластмассы, керамики и др.

Обратный клапан, функционирующий в схеме с небольшим показателем перепада напора, подбирается с седлом из чугуна или алюминиевого сплава, если предполагаются высокие нагрузки системы – из стали.

В бытовых системах используют латунный муфтовый запорный механизм, отличающийся высокой надежностью и доступной ценовой категорией. Его устанавливают после счетчиков, фиксирующих расход воды. Это позволяет устранить проблему обратного прокручивания. Возможен монтаж на отдельных участках трубопроводной системы, при этом обеспечивается защита от полного опустошения при сливе воды или остановке перекачивающего оборудования, отвечающего за ее подачу.

Определяясь с необходимой модификацией потребуется изначально ознакомиться с техническими параметрами запорной арматуры и соизмерить их с показателями функционирования трубопровода. Обратный клапан на воду подбирается исходя из давления в трубах при транспортировке потока технической или питьевой рабочей среды. Помимо этого, учитывается диаметр труб, на которые предполагается осуществлять монтаж затвора, способ присоединения (определяется одновременно с проектированием всех разъемов системы) и материал изготовления. Учитывая все эти показатели можно выбрать защитный механизм, работа которого будет надежной и долгой.