Обратный клапан

Обратный клапан

Функционирование трубопровода в нормальном режиме предполагает движение воды или другой рабочей среды в одном направлении. В случае снижения давления внутри системы есть вероятность возникновения обратного потока. Данное явление способно нанести вред насосному оборудованию, арматуре и самим трубам. Чтобы предотвратить его появление, используются обратные клапаны. Данный тип защитной арматуры пропускает вещество только в одном направлении. При возникновении обратного потока она автоматически перекрывает движение воды и отсекает аварийный участок, защищая тем самым систему и установленное оборудование.

Возможности использования обратных клапанов

Данный вид арматуры интегрируется в трубопроводы различных инженерных сетей. Чаще всего такие клапаны применяются в системах:

• Централизованного водоснабжения: устройство используется для предотвращения попадания горячей воды в холодный трубопровод в случае падения давления. Также обратный клапан защищает установленные перед ним счетчики от гидроударов, которые могут возникать при эксплуатации неисправной сантехники;
• Автономного водоснабжения: обязательным компонентом такой системы является погружной насос, который доставляет воду из скважины. В случае его остановки может происходить отток воды в обратном направлении, что негативно сказывается на перекачивающем оборудовании. Предотвратить это явление помогает обратный клапан;
• Автономного отопления: циркуляция теплоносителя в таких системах обеспечивается насосами. Перед ними обязательно нужно устанавливать обратный клапан. Он предотвращает отток воды из труб при отключении насосного оборудования, обеспечивая тем самым стабильность работы всей отопительной системы;
• В промышленных сетях: обратные клапаны активно используются не только в быту, но и на производственных, коммунальных и прочих предприятиях. Они применяются в составе систем разного назначения. Это могут быть как водопроводы, так и сети, используемые для транспортировки химических веществ, стоков, нефтепродуктов и прочего.

Виды обратных клапанов

Дисковые клапаны

Данный тип запорной арматуры состоит из компактного корпуса и затвора, выполненного в виде диска (пластины). Среди всех подобных устройств эти являются самыми малогабаритными. Кроме того, они доступны в различных вариантах исполнения.

Лепестковые (поворотные) клапаны

Имеют классическую конструкцию, которая дополнена затвором в виде золотника-захлопки. Ось запорного элемента расположена над проходным отверстием. Подвергаясь воздействию потока, заслонка постоянно находится в поднятом состоянии. Если давление в системе понижается, золотник опускается и перекрывает канал. Поворотные клапаны характеризуются неприхотливостью к чистоте транспортируемой среды и способностью эффективно работать в трубах большого диаметра.

На сегодняшний день данный тип обратного клапана представлен двумя вариантами.

• Простые. Представляют собой арматуру с проходным диаметром до 400 мм. Предназначены для систем, в которых возникающие гидроудары не способны нанести существенный вред трубопроводу или самому клапану.
• Безударные. Выпускаются в виде деталей диаметром от 400 мм, дополнительно оснащенных специальным механизмом, который обеспечивает плавное закрытие золотника и исключает возникновение гидроударной волны при срабатывании клапана.

Шаровые клапаны

Данный тип арматуры представляет собой запорный механизм, оснащенный затвором в виде шара. В нормальном рабочем состоянии он оставляет проход открытым, при падении давления шар опускается и перекрывает отверстие. Такой клапан идеально подходит для трубопроводов водопровода и сточных вод, канализации. Арматура с шаровым запорным элементом проигрывает дисковым аналогам в габаритах. Однако у нее также имеется множество преимуществ:

• стойкость к резким перепадам давления и температуры;
• безопасность и простота эксплуатации;
• идеальная герметичность закрытого прохода;
• минимальное гидравлическое сопротивление;
• многофункциональность и универсальность.

Подъемные клапаны

Данный вид арматуры отличается наличием затвора, который выполнен в виде поднимающегося золотника. Под напором воды затвор постоянно находится в поднятом состоянии. Когда давление в трубах падает, он опускается на седло и перекрывает ход потока. Такой клапан устанавливается исключительно на горизонтальных участках трубопроводной системы. При этом обязательно нужно обеспечить точность вертикального расположения его золотника.

Подъемные клапаны очень требовательны к чистоте рабочей среды. Также их недостатком является большое гидравлическое сопротивление. Однако при этом данные устройства имеют ряд неоспоримых достоинств:

• простую установку и возможность демонтажа при обслуживании;
• точность срабатывания и герметичность перекрытия отверстия;
• компактные габариты и надежную конструкцию.

Правильный выбор обратного клапана

Данный тип арматуры подбирается в соответствии с характеристиками и эксплуатационными особенностями трубопроводной системы, на которую он будет установлен. Сегодняшний ассортимент обратных клапанов включает широкое разнообразие устройств, отличающихся по целому ряду параметров. Их ключевыми характеристиками являются:

• материал: чугун, сталь, нержавеющая сталь, латунь, бронза;
• рабочее давление − от 16 до 40 бар;
• температурный режим − до +450 °С;
• диаметр − от 15 до 800 мм.

Также обратные клапаны различаются по типу крепления.

• Приварочное – фиксация осуществляется с использованием сварки. Применяется данный метод в системах с агрессивными средами.
• Фланцевое – клапан присоединяется к трубе с помощью специального крепежа, оснащенного уплотнителями.
• Муфтовое – выполняется резьбовыми муфтами. Подходит для систем с трубопроводами небольшого диаметра.
• Межфланцевое – осуществляется методом зажима клапана между фланцами труб. Используется на участках с небольшими габаритами.

Естественно, при выборе обратного клапана нужно учесть и конструктивные особенности устройства. Специалисты рекомендуют использовать:

• для отопительных систем – поворотные клапаны, которые отличаются стойкостью к загрязненной среде и способны обеспечить стабильную циркуляцию теплоносителя;
• для водопроводных систем – шаровые клапаны с муфтовым креплением, предназначенные для трубопроводов малого диаметра с чистой рабочей средой;
• для других «чистых» систем из металлопластика – пружинные клапаны с дисковым затвором, имеющие компактные размеры и эффективно защищающие сети от гидроударов.

Особенности установки обратных клапанов на трубопроводы

Разнообразие характеристик и конструктивных решений обуславливает разницу в способах монтажа данного вида запорной арматуры. При установке таких клапанов обязательно нужно учесть направление потока внутри трубопровода. На корпусе изделия есть специальные стрелки, которые указывают на правильное расположение устройства.

В зависимости от выбранного клапана также нужно соблюсти следующие требования.

• Межфланцевые устройства размещаются и зажимаются между фланцами трубопровода. Обязательно между всеми компонентами нужно установить уплотнители.
• Подъемный клапан требует точной ориентации по вертикальной оси. В противном случае золотник будет срабатывать неправильно и неэффективно.
• Муфтовые клапаны монтируются методом навинчивания на резьбу трубопровода с применением дополнительных муфт и уплотнителей.

Преимущества современных обратных клапанов

Обратные клапаны, выпускаемые сегодня отечественными и зарубежными производителями, имеют тщательно продуманную конструкцию и высокую эффективность. Их основными достоинствами являются:

• способность стабильно работать при высоких перепадах давления;
• минимальный ход запорного элемента, сокращающий время перекрытия потока;
• автоматическое срабатывание при изменении рабочих параметров системы;
• относительно небольшие масса и габариты;
• возможность применения в системах разного назначения;
• простая конструкция, легко поддающаяся обслуживанию и ремонту;
• полная герметичность перекрытия потока;
• отличная пропускная способность;
• установка с использованием различных технологий крепления.

Правильный выбор и профессиональный монтаж обратного клапана, выполненный квалифицированными мастерами, позволит надежно защитить трубопровод и оборудование от губительного воздействия гидроударов, а также обеспечить стабильность системы на многие годы.

/nemen/images/logo_nemen3.png

ООО «НЕМЕН» — официальный представитель крупнейших российских и европейских заводов в области промышленного оборудования.

Обратный клапан

Обратный клапан — вид защитной трубопроводной арматуры, предназначенный для недопущения изменения направления потока среды в технологической системе. Обратные клапаны пропускают среду в одном направлении и предотвращают её движение в противоположном, действуя при этом автоматически и являясь арматурой прямого действия (наряду с предохранительными клапанами и регуляторами давления прямого действия). С помощью обратной арматуры защищается различное оборудование, трубопроводы, насосы и сосуды под давлением, а также возможно существенно ограничить течь рабочей среды из системы при разрушении её участка.

Важность функции этих устройств заключается в том, что они выполняют свою задачу как в режиме нормальной эксплуатации, например в случае объединения напорных линий нескольких насосов в одну, на каждой из них устанавливается один или несколько обратных клапанов для защиты от давления работающего насоса остальных, так и в аварийных ситуациях, например при аварийном падении давления на одном из участков трубопровода, на смежных давление сохраняется, что может привести к образованию обратного тока среды, недопустимого для нормальной работы системы и опасного для её оборудования.

Основными видами обратных клапанов являются собственно обратные клапаны и обратные затворы, главное их различие — в конструкции затвора (элемента, перекрывающего поток среды, садясь в седло), у первых он выполняется в виде золотника, у вторых — в виде круглого диска, который часто именуют захлопка.

Обратные клапаны как правило устанавливаются на горизонтальных участках трубопроводов, а затворы — как на горизонтальных, так и на вертикальных участках. По направлению потока рабочей среды клапаны обратные в основном выполняются проходными (направление потока в них не изменяется), но встречаются и угловые (направление потока меняется на 90°), а затворы обратные — только проходными [1] [2] .

Принцип действия

Устройство обратного (подъёмного) клапана. Золотник выделен красным

При отсутствии потока среды через арматуру золотник в обратном клапане или захлопка в обратном затворе под действием собственного веса или дополнительных устройств (например пружины) находятся в положении «закрыто», то есть затвор находится в седле корпуса. При возникновении потока затвор под действием его энергии открывает проход через седло. Ясно, что для того, чтобы поток среды изменил своё направление на противоположный он должен остановиться. В этот момент скорость потока становится нулевой, затвор возвращается в исходное закрытое положение, а давление с обратной стороны прижимает золотник или захлопку, препятствуя возникновению обратного потока среды. Таким образом, срабатывание обратной арматуры происходит под действием самой среды и является полностью автоматическим [1] .

Конструктивные типы

Обратный клапан

Стальной обратный клапан.

Обратные клапаны до 1982 года в России назывались подъемными клапанами [3] , затвором в них служит золотник, который перемещается возвратно-поступательно по направлению потока среды через седло.

По конструкции и технологии изготовления обратные клапаны проще, чем другие типы, при этом позволяют обеспечить надёжную герметичность, но такие устройства более чувствительны к загрязнённым средам, при воздействии которых возможно заедание клапана.

В обратных клапанах ось прохода в седле корпуса и, соответственно, ось подъема золотника расположены как правило перпендикулярно оси трубопровода. Корпус обратного клапана практически аналогичен корпусу запорного клапана, но крышки и золотники обратных и запорных клапанов существенно отличаются. Золотник обратного клапана имеет хвостовик, который перемещается по направляющей в крышке клапана. Чаще всего посадка золотника на седло происходит под действием собственного веса, что требует установки обратных клапанов только на горизонтальных участках трубопроводов. Чтобы обеспечить посадку золотника на седло при установке клапана на вертикальных или наклонных участках, используют пружину в качестве дополнительного прижимного элемента.

Имеются конструкции обратных клапанов специально для вертикальных трубопроводов, например:

Шаровой обратный клапан.

Шаровые обратные клапаны

Затвором в них служит шаровой элемент, а прижимным элементом — пружина. Такие обратные клапаны обычно применяются на малых диаметрах трубопроводов, в основном в сантехнике.

Приёмные обратные клапаны

Такие устройства устанавливаются на конце вертикального всасывающего трубопровода перед насосом. Они имеют сетку, предохраняющую насос от попадания в него со средой твёрдых частиц или посторонних предметов. Такие клапаны изготовляются с диаметрами до 200 мм. На рисунке слева изображена приёмная сетка таких устройств. [1]

Обратный затвор

Стальной обратный затвор.

Устройство обратного затвора (поворотного обратного клапана).

Вид на захлопку изнутри

7-метровый обратный затвор в сверхзвуковой аэродинамической трубе NASA

Ранее эти устройства назывались поворотными обратными клапанами [3] . В отличие от большинства видов обратных клапанов, в обратных затворах ось седла совпадает с направлением потока среды через затвор. Седло при отсутствии потока через него перекрывается захлопкой (на рис. справа выделена красным цветом, на рис. слева вид на захлопку изнутри), которая закреплена на оси, расположенной выше оси прохода. Под действием среды захлопка поворачивается на некоторый угол, открывая ей проход, при остановке потока захлопка под собственным весом падает на седло. В затворах с большими диаметрами при этом происходит удар захлопки о седло, что со временем может привести к выходу затвора из строя и появляется возможность гидравлического удара в системе при срабатывании устройства. В связи с этим обратные затворы делятся на [2] :

Простые

Затворы с диаметрами до 400 мм, в которых ударные явления не оказывают серьёзного влияния на работу затвора и систему, в которой он установлен.

Безударные

Затворы со специальными устройствами, которые делают посадку захлопки на седло более плавной и мягкой. В качестве таких устройств применяются гидравлические демпферы и грузы, устанавливаемые на захлопку непосредственно, или с помощью рычага. Существенный минус безударных конструкций заключается в невозможности их установки на любых участках трубопровода, кроме горизонтальных. В целом обратные затворы имеют ряд преимуществ перед обратными клапанами, среди которых меньшая чувствительность к загрязнённым средам и возможность обеспечения работоспособности затворов для весьма больших диаметров трубопроводов, например таких как гигантский обратный затвор на рисунке, использующийся NASA в воздушных системах [1] .

Устройство пружинного дискового обратного клапана.

Устройство двустворчатого обратного клапана.

Межфланцевые обратные клапаны

Межфланцевый пружинный дисковый обратный клапан.

Двустворчатый межфланцевый обратный клапан.

Невозвратно-управляемый обратный затвор (пока без привода).

Снятие статических зарядов.

Более компактные технические решения для уменьшения строительной длины и затрат на монтаж используются в межфланцевых пружинных дисковых и двустворчатых обратных клапанах. Основное их отличие от стандартных обратных клапанов (затворов) — отсутствие фланцев для соединения с трубопроводами. То есть конструктивные особенности клапана позволяют обойтись без увеличивающих размеры и массу оборудования ответных фланцев. При этом вес межфланцевого обратного клапана может быть в 5 раз меньше, а строительная длина — может в 6-8 раз меньше чем у аналогичных конструкций с использованием обычных обратных клапанов или затворов. Клапаны, имеющие рабочие элементы по размерам движущегося потока, монтируются во фланцевых разрывах трубопроводов с использованием соответствующих для перекачиваемого материала прокладок. Принципиальным также является возможность установки подобных клапанов не только на горизонтальных, но и вертикальных участках трубопроводов. Межфланцевые пружинные дисковые обратные клапаны могут оснащаться специальными резьбовыми отверстиями для снятия статического заряда. Подобная модификация востребована на взрывоопасных химических производствах.

Межфланцевые пружинные дисковые обратные клапаны

Принцип действия межфланцевых пружинных дисковых обратных клапанов аналогичен приципу действия шаровых обратных клапанов. Но за счет использования в качестве затвора диска (пластины) вместо шара достигаются преимущества в весе и строительной длине конструкции. По этой же причине диапазон размеров межфланцевых пружинных дисковых обратных клапанов больше и составляет 15÷200 мм. Межфланцевые пружинные дисковые обратные клапаны могут устанавливаться и в стандартном горизонтальном исполнении, а также — вертикально.

Межфланцевые двустворчатые обратные клапаны

Диапазон размеров межфланцевых двустворчатых обратных клапанов ещё шире, чем у межфланцевых пружинных дисковых обратных клапанов — от 50 до 700 мм. В сложных и больших системах при остановах насосов или в результате каких-либо аварийных ситуаций могут возникать гидроудары, которые могут нанести существенный ущерб всей системе. В таких случаях рекомендуется использовать клапаны с амортизаторами для демпфирования гидроударов. Актуально также исполнение клапанов со специальной антикоррозионной футеровкой:

• исполнение с пластиковой футеровкой: для питьевой воды и морской воды
• исполнение с резиновой футеровкой: для морской воды, канализации, судостроения

Другие конструкции

Во всех описанных выше случаях обратная арматура пропускает среду в одном направлении и предотвращает её движение в противоположном, действуя при этом автоматически и являясь арматурой прямого действия, но существуют также конструкции, в которых совмещены функции обратной и запорной арматуры.

Невозвратно-запорные — это обратные клапаны и затворы, которые возможно принудительно закрыть при помощи ручного или механического устройства (пневмо-, гидро- или электропривода).

В невозвратно-управляемых возможно не только принудительное закрытие, но и открытие затвора [1] [2] [4] .

Материалы

Корпусные детали обратных клапанов изготавливаются из:

• латуни;
• бронзы;
• титана;
• высокотемпературной ферритной стали;
• неметаллических материалов;
• чугунов;
• сталей (в том числе аустенитных, легированных и нержавеющих) [1][2] .
• коррозионноустойчивых и жаропрочных сплавов Хастеллой и т. п.

Необходимая герметичность затвора на седле обратного клапана обеспечивается специальными уплотнительными поверхностями, которые изготавливаются из:

• • резины;
  • пластмассы;
  • без колец;
  • с наплавкой из коррозионостойкойстали или твёрдого сплава.

  Примечания

  1. ↑ 123456 Поговорим об арматуре. Р. Ф. Усватов-Усыскин — М.: Vitex, 2005.
  2. ↑ 1234 Трубопроводная арматура. Справочное пособие. Д. Ф. Гуревич — Л.: Машиностроение, 1981.
  3. ↑ 12 В 1982 году вступил силу ГОСТ 24856-81, установивший новые термины и определения в области трубопроводной арматуры.
  4. ↑ Трубопроводная арматура с автоматическим управлением. Справочник. Под общей редакцией С. И. Косых. — Л.: Машиностроение, 1982.

  См. также

  • Предохранительный клапан
  • Регулирующий клапан
  • Запорный клапан
  • Гидроклапан
  • Трубопроводная арматура
  • Автоматизация
  • Промышленная автоматика
  • Гидравлика
  • Гидропривод
  • Пневмопривод

  Wikimedia Foundation . 2010 .

  https://www.nemen.ru/index/for-designers/info/obratnye-klapany/