Обратный клапан: виды, конструкция, как работает

Обратный клапан – элемент трубопровода, разработанный для защиты системы от реверсивного движения водяного потока. Его используют для поддержания стабильности водоснабжения и защиты магистрали и оборудования от повреждений в случае возникновения аварийных ситуаций.

Назначение устройства

Монтаж обратных клапанов осуществляется в системах водозабора работающих с насосом. Устройство предотвращает стекание воды в колодец и ускоряет процесс транспортировки среды к месту назначения, при этом на двигатель не создается дополнительной нагрузки.

Помимо трубопроводных систем обратными клапанами оснащают водонагреватели. Они предотвращают появление обратного потока в системе при повышении давления в рабочей камере. Поскольку заполнение бойлера осуществляется под напором, монтаж клапана производится на входе.

Сфера применения

1. Сантехника и водоснабжение: в системах водоснабжения и канализации обратные клапаны используются для предотвращения обратного течения воды или слива. Они устанавливаются на трубопроводах, под раковинами или унитазами, а также в насосных станциях и станциях очистки воды.
2. Котельная и энергетическая отрасль. Применяются в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха для предотвращения обратного потока горячей или холодной воды в теплообменник или котел. Они также используются на трубопроводах с паром и другими газообразными или жидкими средами.
3. Нефтегазовая промышленность: в нефтяной и газовой промышленности обратные клапаны используются на нефтепроводах, газопроводах и скважинах для предотвращения обратного потока нефти, газа или других жидкостей.
4. Промышленность и производство. Используются в производственных процессах, где необходим контроль за направлением потока. Они применяются в пищевой промышленности, химической промышленности, фармацевтике, металлургии и других отраслях.
5. Морская и судостроительная отрасль: обратные клапаны широко используются на судах, нефтебуровых установках и морских платформах для контроля и предотвращения обратного потока воды или нефти.
6. Пожарная безопасность: обратные клапаны применяются в системах пожаротушения для предотвращения обратного потока воды или пены из огнетушителей или систем пожарных водопроводов.

Принцип работы обратного клапана

Обратный клапан (также известный как клапан обратный) представляет собой устройство, которое позволяет жидкости или газам двигаться только в одном направлении. Принцип его работы основан на использовании движения жидкости или газа, чтобы создать различные силы на рабочих поверхностях клапана и определить направление движения.

Когда давление жидкости или газа превышает давление на другой стороне клапана, он открывается и позволяет пропускать жидкость или газ в нужном направлении. Однако, когда давление на обратной стороне становится выше, чем на стороне клапана, силы, действующие на его рабочие поверхности, вызывают закрытие клапана и предотвращают обратное движение жидкости или газа.

Обратные клапаны используются во многих промышленных и бытовых системах для обеспечения одностороннего потока жидкости или газа. Они могут быть выполнены в различных конструкциях, включая шаровые, пластинчатые, резиновые и другие типы клапанов, но принцип их работы в основе остаются одинаковым – позволять прохождение в нужном направлении и предотвращать обратный поток.

Виды и конструктивные особенности

Обратные клапаны для трубопроводов представляют собой разнообразные устройства, предназначенные для предотвращения обратного потока рабочей среды. В зависимости от конструкции и функциональных особенностей, существует несколько видов обратных клапанов для трубопроводов:

1. Дисковые обратные клапаны: Этот тип клапана включает в себя диск, который под воздействием потока открывается, позволяя рабочей среде пройти в одном направлении, и затем закрывается, чтобы предотвратить обратное движение. Дисковые клапаны могут быть одно- или двухдисковыми в зависимости от количества дисков, что влияет на их герметичность.
2. Шаровые обратные клапаны: В этом типе клапана используется шар, который под воздействием потока открывается и затем блокирует обратный поток. Шаровые клапаны обычно компактны и имеют малое сопротивление потоку.
3. Поворотные обратные клапаны: Эти клапаны имеют подвижную часть, которая может вращаться вокруг шарнира, открываясь под воздействием потока в одном направлении и закрываясь, чтобы предотвратить обратный поток.
4. Подъемные, устанавливаемые на трубах только ветрикально — затвор при эксплуатации водопроводной сети поднят вверх для прохождения потока.
5. Двустворчатые обратные клапаны, в которых запорный узел выполнен в виде полукруглых запирающих элементов.

Конструктивные элементы обратного клапана

Элементы обратного клапана могут незначительно различаться в зависимости от типа и модели клапана, однако основные элементы включают:

1. Корпус.  Обычно имеет соединительные фланцы или резьбовые отверстия для монтажа в трубопровод.
2. Диск (пластина).  Является движущимся элементом, который открывается под действием потока рабочей среды в одном направлении и закрывается для предотвращения обратного потока. В дисковых клапанах он может быть круглой, овальной или другой формы.
3. Шток (шпиндель). Связывает диск с механизмом управления клапаном, позволяя диску двигаться вверх и вниз. Он также может служить опорой для пружины или других элементов.
4. Присоединительные элементы. Обычно имеет фланцы, муфты или резьбовые соединения, которые используются для крепления устройства к трубопроводу.
5. Уплотнительные поверхности. Обеспечивают герметичное закрытие клапана, предотвращают утечку среды между диском и корпусом в закрытом состоянии.
6. Пружина. В некоторых типах обратных клапанов используется пружина, которая помогает держать диск закрытым. Когда давление среды становится достаточно высоким, она преодолевает сопротивление пружины и открывает клапан.
7. Механизм управления. В зависимости от типа изделия, механизм управления может включать в себя ручки, рычаги, электроприводы или другие устройства, которые позволяют открывать и закрывать клапан по требованию.
8. Уплотнения. Дополнительные уплотнения и уплотнительные кольца могут быть использованы для обеспечения надежной герметичности клапана.
9. Ограничители хода. Некоторые клапаны могут быть оборудованы специальными элементами, которые ограничивают ход диска, предотвращая его излишнее открытие или закрытие.

Эти элементы могут варьироваться в зависимости от конкретной модели клапана и его назначения, однако их функции обычно остаются схожими - обеспечение однонаправленного потока и предотвращение обратного движения рабочей среды.

Типы соединений обратных клапанов

Арматура присоединяется к трубопроводу с использованием метода муфтового монтажа. В первом варианте обратные клапаны оснащены фланцами для надежного соединения с соответствующими фланцами трубы с помощью болтов или шпилек. Для обеспечения дополнительной надежности установки используются уплотнительные прокладки.

Этот метод широко применяется в домашних водопроводных системах. Крепление на трубе выполняется при помощи резьбового метода, где резьба нарезается либо внутри, либо снаружи муфт. Также доступны модели с межфланцевым соединением, которые устанавливаются между фланцами трубы и закрепляются с использованием шпилек.

Особенности выбора арматуры

При выборе арматуры следует уделять внимание его рабочему давлению. В случае бытовых систем холодного водоснабжения это давление обычно не превышает 0,6 МПа, а для горячей воды - 0,5 МПа. Обратные клапаны могут обладать рабочим давлением до 20 бар (2 МПа). Рабочие параметры указываются на маркировке продукта - PN (значение давления в бар) или РУ (значение давления в бар).

Эти устройства также могут быть оснащены механизмами противоударной (демпферной) функции для плавного закрытия, что снижает вероятность гидравлических ударов.

В паспорте обратных клапанов содержится следующая информация:

1. Диаметр условного прохода арматуры и номинальное давление. Для систем водоснабжения диаметр клапанов может варьироваться от Ду15 до Ду100 мм, в зависимости от конкретной модели. Указывается также номинальное давление, которое клапан способен выдерживать.
2. Диапазон рабочих температур. Паспорт также содержит информацию о диапазоне температур, в которых клапан может эффективно функционировать без потери производительности.
3. Характеристики сопротивления потоку рабочей среды: Документ содержит данные о том, как клапан воздействует на поток рабочей среды, включая информацию о сопротивлении, которое он предоставляет при прохождении среды.
4. Значения перепадов давления в системе. Информация о том, какие перепады давления могут возникнуть в системе в зависимости от конкретных условий эксплуатации и параметров рабочей среды.
5. Установка арматуры с подачей рабочей среды по стрелке на корпусе. Инструкция о правильной установке клапана с указанием направления потока среды, которая обозначается стрелкой на корпусе клапана.
6. Метод монтажа с использованием резьбы. Если предусмотрен резьбовой метод монтажа, паспорт может рекомендовать использование определенных материалов уплотнения, таких как лента, нить или лен, для обеспечения герметичности соединения.