Типы обратных клапанов
Обратный клапан – это арматура защитного назначения. Он применяется в трубопроводах для автоматического перекрытия проходного сечения трубы в случае изменения течения рабочей среды, например воды, на противоположное.
Обратный клапан относится к арматуре прямого действия и устанавливается для того, чтобы защитить установленные после него оборудование, например насос или какие либо сосуды и существенно увеличить их срок эксплуатации.
Содержание статьи
Обратные клапаны широко применяются:
в быту в системах ЖКХ – на трубопроводах на подачи горячей и холодной воды;
в частном доме – в автономной системе водоснабжения и отопления;
в обвязке трубопроводов насосного оборудования, как в системах с одним насосом, так и в системах, где установлено несколько насосов для исключения движения жидкости через выключенный агрегат;
на предприятиях пищевой промышленности;
в нефтяной и химической промышленности.
Как работает обратный клапан
Принцип работы обратного клапана заключается в том, что двигаясь в прямом направлении рабочая среда создает определенное давление на запирающий элемент и поднимает его открывая проход. Если давление среды падает то запирающий элемент возвращается в седло, тем самым перекрывая проходное сечение.
При изменении течения потока рабочей среды на противоположное, рабочий элемент обратного клапана на выходит из седла, а усилие потока ещё сильнее прижимает его не позволяя открывать проходное сечение трубопровода.
В зависимости от конструкции различные виды обратных клапанов используют свой тип запирающего элемента.
Например в обычном варианте обратного клапана в качестве запирающего элемента используется шарик, поджатый пружиной. Таким образом при течении жидкости в прямом направлении запорный элемент выходит из седла и вода проходит далее по трубопроводу.
При обратном течении вода возвращает шарик в седло и проходное сечение перекрывается.
Независимо от того какие типы обратных клапанов установлены на трубопровод, преимуществом этого типа арматуры является бесперебойная работа как в нормальном режиме эксплуатации: например в случае объединения нескольких линий трубопроводов в одну на каждой ветке устанавливается свой обратный клапан.
Так и в аварийном режима, когда один из насосов сломался, установленный на его трубопроводной ветке обратный клапан перекроет проход и не допустит обратного тока воды.
Обратный клапан основные виды
Шаровой обратный клапан – здесь затвор представляет собой шар, который перекрывает собой проход. Шар подпирается пружиной. При появлении давления в трубопроводе и на клапане – шар поднимается – жидкость движется по магистрали, при выключении насоса шар перекрывает клапан.
Такая арматура применяется в основном на трубопровода хнебольшого диаметра, в основном в сантехнике.
Клапан обратный подъемный – в такой конструкции затвор перемещается вверх и вниз. При поступлении воды от насоса затвор открывается, а при падении давления в трубопроводе затвор возвращается в закрытое положение под действием пружины.
Приемный – этот типа арматуры устанавливается на конце всасывающего трубопровода например для подачи воды из скважины. Такие клапаны имею сетку, которая защищает насос от попадания в него различных загрязнений из перекачиваемой воды.
Обратные затворы
Обратные затворы также относятся к защитному типу арматуры и по другому называются поворотными обратными клапанами.
Конструктивно эта арматура отливается тем, что ось седла совпадает с направлением течения потока через затвор. При отсутствии течения жидкости через клапан захлопка перекрывает поток собственным весом.
В трубопроводах большого диаметра при прекращении потока захлопка возвращаясь в седло сильно бъёт по нему, что со временем может привести к поломкам, поэтому такие затворы выполняются в двух исполнениях: простом и безударном.
Простой вид используется для трубопроводов диаметром до 400 миллиметров. В этом диапазоне ударная волна не оказывает большово влияния на работу арматуры.
В безударный тип затвора конструктивно имеет более мягкую посадку захлопки, которая компенсирует ударные волны. Такая конструкция предполагает захлопки с противовесом, или выполняется небольшое отверстие в центре захлопки для компенсирования ударной волны при закрытии.
В отличии от обратных клапанов затворы используются преимущественно на трубопроводов большого диаметра в промышленных системах.
Межфланцевые типы обратных клапанов
Межфланцевые типы обратных клапанов появились как ответ на потребность запорной арматуры небольшой длины.
Основное отличие от других видов обратных клапанов – отсутствие фланцев или муфт для соединения с трубопроводом. Арматура этого типа устанавливается между фланцами двух участков трубопровода и может быть установлена как на горизонтальном, так и вертикальном участке трубопровода.
Дисковый обратный клапан пропускает воду перемещаясь вдоль своей оси. Клапан приходит в движение под действием закрепленной на нем пружины. Клапан дискового типа открывается полностью.
Использование в конструкции диска вместо шара позволило существенно сократить длину конструкции и уменьшить вес арматуры. 
Двустворчатый клапан представляет собой другую разновидностью клапана фланцевого типа. При открытии клапана створки складываются позволяя потоку двигаться дальше по магистрали.
Материалы и типы соединений для разных видов обратных клапанов
В зависимости от типа соединения клапан обратного давления воды выпускается в следующих исполнениях:
Муфтовое соединение – это самый распространенный способ крепления обратных клапанов. Для крепления используют два резьбовых перехода. Диаметр таких переходов может быть различным в зависимости от диаметра трубопровода.
Клапан обратный шаровой фланцевый – арматура в этом варианте монтируется в состав трубопровода входящими в его состав фланцами. Это преимущественно чугунные клапаны, применяемые на трубопроводах большого диаметра. Чугунный клапан обратного действия конструктивно уже оборудован фланцами.
Клапан обратный межфланцевый – арматура этого типа является разновидностью варианта, описанного выше. Клапаны крепятся между двумя фланцами, которые стягиваются болтами Их применение также ограничивается трубопроводами большого диаметра.
Запорная арматура на воду изготавливается из различных материалов, с разными химическими свойствами и областью применения.
Клапан обратный латунный – поскольку латунь коррозионностойкий и надежный в эксплуатации материал, арматура из латуни обладает большой долговечностью и неприхотливостью в обслуживании и считается наиболее подходящим вариантом для использования в бытовых целях.
Клапан обратный чугунный – такая арматура встречаются довольно редко. Клапан из чугуна подвержен коррозии и постепенному обрастанию отложений. Он используется на производственных объектах, на трубопроводах большого диаметра. В бытовых целях такая арматура не используются.
Клапан обратный стальной – изготавливается из нержавеющей стали лишен практически всех недостатков, он прочен, устойчив к коррозии, агрессивным среда и достаточно долговечен. Арматура из нержавеющей стали является самым дорогостоящим вариантом, но она оправдывает свою стоимость благодаря высокому качеству изготовления.
Источник
Клапаны и затворы обратные
На отдельных участках трубопровода могут иметь место технологические или аварийные падения давления рабочей среды (например, при внезапной остановке насоса). При этом, если на смежных участках давление сохраняется, то появляется возможность образования обратного потока среды, недопустимого для нормальной работы системы. Для обеспечения прохода рабочей среды в заданном направлении и предотвращения его изменения на обратное служат КЛАПАНЫ И ЗАТВОРЫ ОБРАТНЫЕ.
Основными элементами конструкции такой арматуры являются КОРПУС и ЗАТВОР. Здесь еще раз обратим внимание на то, что следует четко различать понятия – затвор, как подвижная часть запорного органа обратного клапана или обратного затвора и затвор обратный, как тип арматуры. Корпус имеет концы для присоединения к трубопроводу, а также седло для прохода среды. Затвор, перекрывающий седло, выполняется в двух вариантах. Один из них – ЗОЛОТНИК, который перемещается возвратно-поступательно по направлению потока среды через седло. По этому признаку такая арматура является клапаном и называется КЛАПАН ОБРАТНЫЙ. Другой вариант затвора – КРУГЛЫЙ ДИСК (его часто называют «захлопка»), совершающий поворот вокруг оси, пересекающей полость корпуса.
Тип такой арматуры, как отмечалось ранее, является затвором и называется ЗАТВОР ОБРАТНЫЙ.
В недалеком прошлом оба эти типа арматуры назывались «клапаны обратные» и в зависимости от характера движения затвора разделялись на подъемные (теперь клапаны обратные) и поворотные (теперь затворы обратные). Такие названия можно встретить в технической литературе и информационных изданиях прошлых лет.
И клапаны, и затворы обратные пропускают среду в одном направлении. И предотвращают ее движение в противоположном. Поэтому в некоторых источниках такую арматуру называют «обратной» или «невозвратной».
Принцип действия обратной арматуры состоит в следующем. При отсутствии потока среды через арматуру золотник в обратном клапане или захлопка в обратном затворе под действием собственного веса (иногда с помощью дополнительных устройств) находятся в положении «закрыто», их уплотнительные поверхности контактируют с седлом корпуса. При возникновении потока затвор под действием его энергии открывает проход через седло. Очевидно, для того, чтобы поток изменил свое направление на противоположное он должен остановиться. И в момент, когда скорость потока становится нулевой, затвор возвращается в исходное положение, а давление с обратной стороны прижимает золотник или захлопку к седлу, препятствуя возникновению обратного потока. Таким образом, срабатывание обратной арматуры является полностью автоматическим.
В КЛАПАНАХ ОБРАТНЫХ ось прохода в седле корпуса и соответственно ось подъема золотника расположены, как правило перпендикулярно оси трубопровода.
Корпус обратного клапана практически полностью аналогичен корпусу запорного клапана (заводы, выпускающие запорные и обратные клапаны из чугуна, для обоих этих изделий использовали одни и те же корпуса при одинаковых DN и PN). В то же время, крышки и золотники обратных и запорных клапанов существенно отличаются. Золотник обратного клапана имеет хвостовик, который перемещается по направляющей в крышке клапана. Посадка золотника на седло при остановке потока в большинстве случаев происходит под действием собственного веса. Это требует при установке клапана на трубопроводе обеспечить строго вертикальное расположение оси хвостовика. Отсюда следует, что обратные клапаны могут эксплуатироваться только на горизонтальном трубопроводе. Однако для того, чтобы эти ограничения свести к минимуму некоторые клапаны снабжаются пружиной, которая обеспечивает посадку золотника на седло при установке на наклонных или вертикальных участках трубопровода.
Имеются конструкции обратных клапанов специально для вертикальных трубопроводов (с перемещением золотника вдоль оси трубопровода). Среди них отметим клапаны, которые устанавливаются на конце вертикального участка всасывающего трубопровода перед насосом. Такие клапаны называют ПРИЕМНЫМИ.
Они имеют сетку, предохраняющую насос от попадания в него со средой твердых частиц или посторонних предметов. Приемные обратные клапаны выпускаются с диаметрами до 200 миллиметров. Аналогичные по назначению изделия с диаметрами большими конструктивно выполняются, как обратные затворы с несколькими поворотными захлопками, но их традиционно называют обратными клапанами и обозначают 16ч42р.
Клапаны обратные по конструкции и технологии изготовления проще, чем затворы обратные и позволяют обеспечить надежную герметичность. Но они более чувствительны к загрязненным средам, при которых возможно заедание хвостовика в направляющей крышки клапана. С учетом этого обстоятельства клапаны обратные, как правило используются на возможно чистых средах и для диаметров не более 150 мм (в редких случаях для энергетических объектов – до 275 мм). При этом диапазон рабочих давлений составляет от 0,6 до 70 МПа.
ЗАТВОРЫ ОБРАТНЫЕ имеют, по крайней мере, два преимущества перед клапанами обратными. Это меньшая чувствительность к загрязненным средам и возможность обеспечения работоспособности затворов для весьма больших диаметров трубопроводов (практически выпускаются затворы DN 2000).
В отличие от большинства клапанов обратных ось седла в корпусе затвора обратного совпадает с направлением потока среды через затвор. Уплотнительная поверхность седла при отсутствии потока перекрывается захлопкой, которая укреплена на оси, расположенной выше оси прохода. Под воздействием потока среды захлопка поворачивается на некоторый угол, открывая проход среде. При остановке потока захлопка под собственным весом «падает» на седло. При этом в затворах с большим DN происходит удар захлопки о седло. Это может привести к преждевременному выходу затвора из строя и появляется возможность гидравлического удара в системе при срабатывании затвора. Исходя из этого, затворы обратные делят на так называемые ПРОСТЫЕ и БЕЗУДАРНЫЕ. К простым относят затворы однодисковые (с одной захлопкой) с диаметрами до 400 миллиметров, в которых «ударные явления» не оказывают серьезного влияния на работу затвора и систему, где он установлен. Для исключения этих явлений в затворах с большими диаметрами их выполняют многодисковыми – в корпусе имеется перегородка с несколькими отверстиями для прохода среды, перекрываемыми захлопками меньшего диаметра. Однако в последнее время такие затворы применения не находят. Их заменяют затворы со специальными устройствами, которые делают посадку захлопки на седло более плавной, мягкой. Такие затворы называют безударными. К ним относятся затворы с гидравлическим демпфером, с грузом на рычаге или непосредственно на захлопке.
Следует отметить, что если затворы обратные однодисковые (например 19ч21бр) можно устанавливать на трубопроводах горизонтальных, вертикальных или наклонных (с обязательной подачей среды «под захлопку» для открывания), то безударные устанавливаются только на участках горизонтальных.
В практике работы нередко приходится отвечать на запросы заказчика – требуется обратный клапан для вертикальной установки. В связи с этим, как общее правило установки на трубопроводах, наиболее часто встречаемых обратных клапанов и затворов, можно принять: клапаны устанавливаются на горизонтальных участках, а затворы – как на горизонтальных, так и на вертикальных участках трубопровода.
По направлению потока рабочей среды клапаны обратные в основном выполняются проходными, но встречаются и угловые, а затворы обратные – только проходными (включая и прямоточные).
Для обеспечения необходимой герметичности в положении «закрыто» уплотнительные поверхности в зависимости от рабочей среды и ее температуры выполняются из резины (р), пластмассы (п), без колец (бк), с наплавкой коррозионностойкой сталью (нж) или реже – твердым сплавом (ст).
Корпусные детали изготавливаются из латуни (Б), титана (тн), неметаллических материалов (п), чугунов (ч, кч) и сталей (с, лс, нж).
Для присоединения к трубопроводу используются все известные способы – соединения резьбовые, фланцевые, приварка. Следует отметить, что для затворов обратных малых диаметров (до 200 мм) часто применяется соединение стяжное (вафельное) – фланцы трубопровода стягиваются с установленными между ними затвором при помощи длинных шпилек с гайками.
Более подробная информация представлена в следующих видеороликах:
Источник
