Обратный клапан, его конструкция, принцип работы и назначение

Во время работы системы отопления могут возникать штатные или нештатные ситуации, в которых жидкость в той или иной трубе пытается течь вспять. Это может происходить при остывании теплоносителя или нарушении целостности трубопроводов.

Такая ситуация может привести к неприятным последствиям- от прекращения обогрева до выхода из строя бойлера и других узлов системы. Чтобы предотвратить изменение направления потока, применяют обратные клапаны.

Он не препятствует течению жидкости в заданном направлении, а при попытке обращения потока вспять перекрывает трубопровод. Клапаны в системе отопления приводятся в действие различными силами:

• пружиной;
• силой тяжести;
• давлением потока.

Их исполнительный орган- тарелка, шар или лепестки при обращении потока плотно прилегает к седлу и не дает жидкости двигаться.

Чтобы все узлы функционировали в заданном режиме, обратный клапан для системы отопления должен создавать минимальное сопротивление потоку в заданном направлении, и как можно быстрее срабатывать при развороте течения.

Виды обратных клапанов

Все виды устройств несут одну и ту же функцию, но могут иметь разную конструкцию, разные исполнительные органы и приводиться в действие разными физическими принципами.

Исходя из конструкции и принципа срабатывания, различают такие основные виды, как

• дисковые, или тарельчатые;
• шаровые;
• лепестковые;
• двустворчатые.

Каждый вид имеет свои преимущества и недостатки и преимущественную область применения.

Тарельчатый

Рабочий орган, или затвор клапана представляет собой диск, прикрепленный к подпружиненному штоку. При нормальном направлении потока пружина сжимается давлением жидкости и затвор открывается. Как только напор жидкости падает или она стремится течь в обратную сторону, пружина разжимается и прижимает тарелку к седлу, и затвор закрывается.

На тарелке (реже- на седле) размещают резиновую или силиконовую уплотнительную прокладку, обеспечивающую максимально прилегание диска к седлу и исключающую просачивание жидкости.

Такие устройства завоевали заслуженную популярность при проектировании и комплектации бытовых систем отопления. Они обладают такими достоинствами, как:

• Простота устройства. Оно состоит из 5 деталей и не требует высокой точности при изготовлении.
• Надежность. Благодаря простоте конструкции такие устройства работают годами без замены.
• Не нуждаются в техобслуживании.
• Доступность цены.

Есть и таких приборов и минусы:

• Высокое сопротивление потоку в открытом состоянии.
• Подвержены выпадению минеральных отложений на диск и седло. Это приводит к неисправности.
• Низкая ремонтопригодность. При нарушении в работе весь прибор меняют на новый.
• При открытии создают гидравлический удар. Это не вредит самому устройству, но может ускорить износ других чувствительных к динамическим нагрузкам агрегатов, таких, как тепловые насосы.

Есть специальные конструкции тарельчатых затворов, оснащенных устройством плавного открывания. Но стоят они заметно дороже.

Шаровой, или гравитационный

В гравитационном обратном клапане для систем отопления главным рабочим органом, перекрывающим поток воды, служит металлический шар. Для улучшения прилегания шар покрывают тонким слоем упругого пластика или резины. Когда поток жидкости идет через устройство в заданном направлении, он силой своего давления приподнимает шар над седлом и открывает просвет.

Если напор потока падает или направление движения потока жидкости меняется на обратное, шар под действием силы тяжести падает на седло, прижимается к нему и перекрывает просвет. Чем больше жидкость пытается течь в обратном направлении, тем сильнее прижим и надежнее перекрытие.

Плюсы такой конструкции следующие:

• Низкое сопротивление потоку в открытом положении.
• Максимальная надежность. Устройство не содержит трущихся элементов и практически не изнашивается в открытом положении.
• Высокая ремонтопригодность. Съемная крышка позволяет легко очищать камеру и рабочие элементы прибора и заменять шарик при необходимости.

К минусам относятся такие факторы, как:

• Большие диаметр.
• Высокое рабочее давление.
• Необходимость строгого соблюдения ориентации устройства при монтаже. В противном случае шар не поднимется и не откроет просвет.

Высокие требования к монтажу и к рабочему давлению ограничивают использование такой арматуры в домашних системах отопления.

Лепестковый

В качестве затвора используется стальная или латунная пластина. Она закрепляется на подпружиненной оси, перпендикулярной направлению движения жидкости

Принцип работы поворотного клапана прост. При движении жидкости в основном направлении сила напора поворачивает затвор, преодолевая сопротивление пружины. При падении давления или обращении потока пружина ставит затвор поперек трубы, перекрывая ее. Существуют конструкции и без пружины. В них заслонка возвращается на место подл действием силы тяжести.

У такой конструкции есть свои достоинства:

• Низкая цена.
• Малое гидравлическое сопротивление в открытом виде.
• Высокая чувствительность и малое время срабатывания.

К недостаткам относят наличие движущихся и трущихся частей. Это ведет к их неминуемому износу и ремонту либо замене.

Двустворчатый

Двустворчатые клапаны – это разновидность лепестковых их ось расположена точно посередине трубы, и два полудиска-лепестка могут становиться вдоль потока, открывая затвор, либо под действием пружин располагаться поперек потока, перекрывая его.

Такие клапана отличаются чрезвычайно быстрым срабатыванием, но создают значительное сопротивление потоку. Они применяются в средних и крупных отопительных системах с высоким рабочим давлением.

Подъемный

По принципу действия клапан близок к дисковому, но отличается от него тем, что тарелка и подпружиненный шток расположены не вдоль, а перпендикулярно потоку жидкости.

Сила давления потока приподнимает тарелку, при этом освобождается просвет для движения жидкости в заданную сторону. Если давление падает или поток пытается повернуть вспять, тарелка под действием пружины опускается и прижимается к седлу, перекрывая просвет.

К преимуществам такой конструкции относят:

• Надежность обеспечивается минимальным числом движущихся деталей и простотой устройства.
• Низкая чувствительность к чистоте жидкости, как механической, так и химической.
• Ремонтопригодность. Через верхнюю крышку можно очищать камеру и заменять неисправные детали.

Недостатком считают необходимость монтажа строго в горизонтальном положении. Это делает клапан неприменимым для вертикальных отрезков трубопроводов. Конструкция подходит для систем с естественной циркуляцией.

Область применения

Область применения той ил иной конструкции определяется сочетанием ее конструктивных свойств, эксплуатационных характеристик и требований к установке. Подбирать арматуру для домашней системы отопления лучше с помощью квалифицированного и опытного инженера, способного выполнить необходимые оценки параметров и провести расчеты.

Выводы и полезное видео по теме

Видео #1. Где нужно использовать обратные клапаны:

Видео #2. Как правильно подобрать запорную арматуру для гравитационной системы отопления:

Видео #3. Как обустроить подпитку отопления с обратным клапаном:

Обратный клапан – необходимый элемент сложных отопительных систем. Для схем с одним контуром он обычно не нужен, разве что для обустройства трубопровода подпитки. Но если система усложняется присоединением второго котла, бойлера или теплого пола, без устройства не обойтись.

Важно грамотно подобрать и установить обратный клапан. Это гарантирует безаварийную длительную работу всей отопительной системы.

Хотите рассказать о том, как улучшилась работа вашей отопительной системы после установки обратного клапана? Располагаете информацией по теме статьи, которая будет полезна посетителям сайта? Пишите, пожалуйста, комментарии в находящемся ниже блоке, публикуйте фото, задавайте вопросы.

Обратные клапаны для воды: виды, конструкция и принцип работы

Изначально все виды обратных клапанов проектировались с одной целью — предотвратить поток жидкости по трубопроводу в обратном направлении. Происходит это из-за остановки по той или иной причине насосного оборудования.

Без клапана обратного потока вода может из системы вылиться обратно в скважину или колодец, при этом крыльчатка насоса или водяного счетчика будет вращаться в обратном направлении, что часто приводит к ее поломке.

У всех обратных клапанов принцип действия практически одинаковый: при снижении давления ниже установленного предела срабатывает специальное устройство, которое закрывает внутренний проход для жидкости. С повышением давления запорное устройство открывается, и вода может проходить в прямом направлении.

По типу запорного механизма существует четыре вида:

• поворотные;
• шаровые;
• подъемные;
• дисковые.

По типу соединения клапаны обратного потока могут быть с муфтовой резьбой, с фланцами, межфланцевыми и с торцевыми выпусками под сварку.

Материалом для изготовления корпуса и рабочих элементов этой сантехнической арматуры может служить латунь, чугун или нержавеющая сталь. Бытовые клапаны чаще всего изготавливают из латуни, они отличаются долговечностью и износостойкостью.

Чугунные используются только на магистральных трубопроводах большого диаметра. Они более дешевые, но подвержены коррозии. Самые надежные и долговечные клапаны — из «нержавейки», но и стоимость их самая высокая. Их применяют в особых случаях на ответственных участках систем.

В поворотном типе запирание прохода в корпусе осуществляется тарелкообразным затвором на поворотном рычаге под действием силы тяжести. Давление воды поднимает затвор, а при снижении давления затвор поворачивается под действием гравитации и закрывает проход для движения жидкости в обратном направлении.

Недостаток такой конструкции в том, что можно использовать такое устройство только на горизонтальных участках трубопроводов. Чаще всего его можно встретить на магистральных трубах большого диаметра.

Идею подъемной конструкции проектировщики скопировали с регулируемого вентиля клапанного типа. Вместо штока с резьбой, который служит для подъема золотника, установлена пружина из стойкой к коррозии стали.

Напор жидкости давит на затвор и поднимает его, тем самым открывая проход. При снижении давления пружина прижимает затвор и закрывает проход, исключая движение жидкости в обратном направлении.

В шаровой разновидности роль затвора играет металлический шарик, который может быть покрыт слоем резины. В некоторых моделях он подпружиненный, в некоторых запирает проход под действием силы тяжести. Эта разновидность считается самой надежной. Ее чаще всего используют как в быту, так и на промышленных объектах из-за простоты конструкции и дешевизны производства.

По конструкции и принципу работы обратный клапан для воды дискового вида похож на подъемную разновидность. Но есть существенное различие: у дискового вида затвор расположен горизонтально, а у подъемного — вертикально. Горизонтальное расположение затвора снижает гидравлическое сопротивление. Это важно для эксплуатации магистральных трубопроводов с большим диаметром.

Лепестковый обратный клапан имеет существенный недостаток — закрытие затвора происходит очень быстро, из-за чего возникает угроза гидравлического удара. Поэтому такая разновидность используется в тех случаях, когда поток жидкости имеет небольшую скорость. Лепесток может быть с одной или с двумя створками.

Кроме основного своего назначения обратные клапаны с сетчатым фильтром на входе выполняют дополнительную функцию — очистку воды от крупных механических частиц. Их применяют в системах автономного водоснабжения и устанавливают в точке водозабора из источника воды.

Существуют комбинированные обратные клапаны, имеющие выпуск для дренажа и специальный механизм для удаления воздушных пробок. Патрубок над золотниковой камерой является аналогом крана Маевского, и через него стравливается воздух. Нижний дренажный патрубок расположен после затвора. Через него есть возможность слить воду с системы при закрытом клапане.

Клапан обратный шаровой фланцевый — строение, область применения

В различных системах трубопроводов есть вероятность обратного тока среды. Подобное явление может привести к довольно большому количеству проблем, к примеру, происходит поломка насоса или давление падает до критических значений.

Исключить вероятность возникновения подобного явления можно путем установки обратных клапанов. Встречается довольно большое количество подобной запорной арматуры, чаще всего применяется клапан шаровой фланцевый.

Он устанавливается при создании достаточно большого количества различных систем, как бытового, так и промышленного предназначения. Рассмотрим особенности подобного механизма подробнее.

Принцип действия

Название клапана связано с тем, что в качестве основного запорного элемента применяется стальной шарик. К конструктивным особенностям можно отнести нижеприведенные моменты:

1. Основным элементом выступает корпус. При его изготовлении могут применяться сталь или чугун, а также некоторые другие цветные сплавы. Сталь характеризуется высокой прочностью, а за счет включения в химический состав различных легирующих элементов повышается коррозионная стойкость. Чугун используется на протяжении длительного периода, но подобный материал не выдерживает сильное механическое воздействие. Цветные сплавы имеют небольшой вес, коррозионную стойкость и устойчивость к химическим веществам, чаще всего применяется при создании клапанов для бытовых систем.
2. Запорный элемент выполнен в виде шарика, который в первоначальном положении перекрывает проходное отверстие. Для того чтобы шарик находился в закрытом положении устанавливается пружина под определенным углом.
3. На момент подачи среды в правильном направлении создаваемого давления достаточно для того, чтобы преодолеть сопротивление, создаваемое пружиной. За счет этого происходит открытие проходного отверстия.
4. При падении давления по самым различным причинам (утечка, остановка насосного оборудования) пружина разжимается и шарик занимает первоначальное положение. За счет этого исключается вероятность обратного тока жидкости по системе.

Определенное расположение пружины определяет то, что при обратном токе пружина не отжимается. Кроме этого, для преодоления создаваемого пружиной усилия требуется довольно большое давление, которое не создается обратным свободным током.

Конструктивные элементы клапана

Клапан обратный шаровой характеризуется довольно простой конструкцией, что определяет длительный срок службы. Основными конструктивными элементами можно назвать:

1. Корпус. В последнее время выпускаются корпусы монолитного типа, которые имеют высокую прочность и надежность. Применение метода литья определяет отсутствие швов, характеризующиеся низкой устойчивостью к ударной нагрузке.
2. Металлический шарик. Запорным элементом рассматриваемой арматуры является шарик, который изготавливается из коррозионностойкой стали. Шарик имеет диаметр, который чуть больше диаметра проходного отверстия. Кроме этого, под него создано специальное седло, обеспечивает неподвижное запорного элемента.
3. В закрытом положении шарик находится за счет пружины. Она также изготавливается из коррозионностойкой стали, так как может находится в среде.
4. Уплотнительные элементы, изготавливаемые из резины, обеспечивают высокую степень герметизации.

Некоторые клапана при необходимости могут обслуживаться. Процесс обслуживания предусматривает замену уплотнительных элементов, которые изнашиваются под воздействием среды.

Доступ обеспечивается за счет расположения крышки в верхней части корпуса, который крепится болтами. Герметизация обеспечивается специальными уплотнителями. В продаже есть и неразборные конструкции, которые не снабжаются крышкой. При неисправности подобной конструкции ее приходится заменять полностью.

Приведенная выше информация определяет то, что конструкция клапана достаточно проста и надежная. При изготовлении основных элементов могут применяться различные материалы.

Основные преимущества

Довольно большое распространение получил клапан шарового типа по причине универсальности устройства. К преимуществам подобного устройства отнесем следующие моменты:

1. Оно может устанавливаться в промышленной и бытовой системе.
2. При правильном проведении монтажных работ устройство может прослужить в течение длительного периода и при этом не заклинивает.
3. Относительно невысокая стоимость устройства.

Фланцевый вариант исполнения распространен по причине простоты подсоединения. Подобный тип соединения может выдерживать высокое давление.

Основные правила выбора

Только при правильном выборе устройства можно обеспечить ее длительную работу. Выбирая обратный шаровой клапан учитываются две основные характеристики:

1. Диаметр уловного прохода. Стоит учитывать, что обратный клапан не должен создавать гидравлическое сопротивление. В противном случае давление в системе до клапана повышается, есть вероятность появления течи.
2. Рабочее давление, при котором устройство может работать правильно. При рассмотрении обратного клапана стоит учитывать минимальное и максимальное давление.

Практически все производители указывают эти параметры при маркировке обратных клапанов. За счет этого существенно упрощается работа по выбору наиболее подходящего варианта исполнения.

Еще одним важным критерием выбора можно назвать тип соединения. В рассматриваемом случае устройство имеет фланцевый тип соединения, но также есть межфланцевый и муфтовый. В некоторых случаях проводится установка клапанов, которые подсоединяются при помощи сварки.

Область применения

Основные конструктивные особенности устройства во много определяют его область применения. Клапан обратный шаровой устанавливается в нижеприведенных случаях:

1. Для исключения вероятности обратного тока стоков в канализационной системе. В подобных случаях жидкость может иметь крупные примеси.
2. В продаже можно встретить варианты исполнения, предназначенные для бытовых и промышленных систем.
3. Механизм неплохо себя проявляет в случае подачи среды без примесей. Применение качественных уплотнительных элементов позволяет добиться высокой степени герметизации.

Устанавливаем клапан правильно

Чтобы не наделать ошибок при выборе и установке обратного клапана в нужное место системы отопления, прислушайтесь к простым рекомендациям:

1. Во избежание паразитных потоков в соседних ветвях ставьте изделия лепесткового либо тарельчатого типа. Первые предпочтительнее, поскольку не создают повышенного гидравлического сопротивления.
2. В байпасном узле самотечной системы используйте шариковый клапан, обладающий практически нулевым сопротивлением.
3. Для подпитки выбирайте элемент с тарельчатым затвором, рассчитанный на высокое давление.

   
   Изделия с гравитационным поворотным затвором всегда ставятся горизонтально пробкой кверху

4. Лепестковый клапан гравитационного типа всегда монтируется горизонтально. Причем головка сервисной гайки должна стоять вертикально, иначе затвор не закроется и станет пропускать теплоноситель в обратную сторону.
5. Не приобретайте арматуру в чугунном корпусе. Она тяжелее и менее надежна в работе.
6. Правильность монтажа сверяйте по стрелке на корпусе клапана, указывающей направление протока воды.
7. Нельзя ставить арматуру с пружинным запором в схему с естественной циркуляцией – самотек остановится из-за высокого сопротивления.

Тарельчатые и лепестковые затворы нуждаются в периодическом обслуживании и очистке. Если под уплотнитель седла попадут твердые частицы или отложения, невозвратный клапан потеряет герметичность. Лучший способ прочистки – снять элемент и продуть прилегающие поверхности компрессором.