Зворотний клапан — це арматура прямої дії в трубопроводі, що пропускає потік середовища тільки в одному напрямку і автоматично перекриває прохідний переріз зворотного струму. Затвор міжфланцевого зворотного клапана може бути виконаний у формі одного плоского диска або двох сегментів диска, що перекривають прохідний переріз. Відкриття клапана відбувається за рахунок енергії робочого середовища: при напрямку потоку, що збігається з напрямком відкриття, тиск води розкриває затвор, а при зворотному потоці тиск притискає його до корпусу.
Міжфланцевий зворотний клапан застосовується в трубопроводах для транспортування води, пари та стисненого повітря при широкому діапазоні робочих тисків та температур. Всі зворотні клапани нашого каталогу придатні для використання з водою; для інших робочих середовищ рекомендується уточнити постачальників. Місця встановлення зворотних клапанів визначаються нормативами та вимогами технологічного процесу, наприклад, в інженерних системах зворотний клапан має бути встановлений:
- На напірній лінії кожного з паралельно працюючих насосів.
- Після лічильника води на трубопроводі водопроводу.
- У тепловому пункті на перемичці між трубопроводом, що подає і зворотним, при залежному підключенні з вузлом змішування.
Достоїнства зворотних клапанів включають низьку ціну, мала вага, компактні розміри, просту конструкцію, можливість ремонту та відсутність необхідності в технічному обслуговуванні. Однак у них є й недоліки, такі як неповнопрохідне виконання та створення суттєвих втрат напору для міжфланцевих зворотних клапанів, затвор яких залишається у прохідному перерізі при відкритті та потребує гідравлічного розрахунку.
Види міжфланцевих зворотних клапанів
Нижче описується пристрій зворотних клапанів з міжфланцевим приєднанням до трубопроводу. Детальний опис пристрою фланцевих та муфтових зворотних клапанів можна знайти у відповідних розділах.
Дисковий зворотний клапан
Його запірним елементом є плоский диск, розташований перпендикулярно осі потоку. Диск завжди пружний і може переміщатися вздовж осі трубопроводу. Клапан кріпиться між двома фланцями, що стягуються різьбовими шпильками, і може бути встановлений під будь-яким кутом щодо горизонту. Корпус може бути виготовлений з латуні, сталі, нержавіючої сталі або чавуну, а затвор — з нержавіючої сталі. Дискові зворотні клапани широко використовуються в інженерних системах на трубопроводах з діаметром умовного проходу Ду50 і вище. Їх основними недоліками є неповнопрохідне виконання та створення суттєвих втрат напору. Пристрій дискового зворотного клапана не дозволяє використовувати його з в'язкими середовищами та рідинами з включеннями твердих та волокнистих матеріалів. Дискові зворотні клапани відрізняються компактними розмірами, низькою масою та невисокою ціною.
Поворотний зворотній клапан
Його запірним елементом служить диск, закріплений на осі поза прохідним перерізом. У закритому положенні затвор утримується силою тяжіння і може бути доповнений пружиною або вантажним важелем механізмом. Клапан кріпиться між двома фланцями, що стягуються різьбовими шпильками. Корпус клапана може бути виготовлений з чавуну, сталі або нержавіючої сталі, а затвор — з нержавіючої сталі. Поворотні зворотні клапани зазвичай встановлюються на трубопроводи з умовним діаметром Ду 50 і вище і часто застосовуються в системах опалення, теплопостачання, водопостачання, котельних та теплових пунктах. При установці поворотного клапана слід врахувати, що у відкритому положенні затвор може виходити за межі фланця у відповідь.
Двостулковий зворотний клапан
Його запірний елемент складається з двох сегментів, закріплених на осі, розташованої по центру прохідного перерізу. Зазвичай пристрій зворотного клапана передбачає наявність пружинного механізму, що утримує затвор у закритому положенні, що дозволяє встановлювати клапан будь-якому положенні щодо горизонту. Корпус може бути відлитий із чавуну, сталі або нержавіючої сталі, а затвор виготовлений із нержавіючої сталі. Двостулкові зворотні клапани застосовуються в трубопроводах з умовним діаметром Ду50 і вище для транспортування води, пари або стисненого повітря. Основним недоліком такого клапана є те, що вісь обертання і самі стулки знаходяться в центрі потоку, що веде до суттєвих втрат напору, і вони не можуть використовуватися з рідинами, що містять великі включення.
Принцип роботи міжфланцевого зворотного клапана
Принцип роботи зворотного клапана заснований на тому, що затвор перекриває прохідний переріз під впливом зворотного потоку робочого середовища. Коли немає потоку, тиск робочого середовища у вхідному патрубку порівнюється з тиском у вихідному патрубку клапана і затвор закривається під дією сили тяжіння, пружини або механізму. Сила, що утримує затвор у закритому положенні, спрямована протилежно руху робочого середовища. При прямому потоці, зі збільшенням тиску у вхідному патрубку, сила потоку спрямована проти сили, що утримує затвор, і коли тиск перевищує рівень відкриття, відкривається затвор. При зворотному потоці, при збільшенні тиску у вихідному патрубку, сила робочого середовища спрямована так само, як і сила, що утримує затвор у закритому положенні, і чим більший тиск середовища, тим сильніше затвор притискається до корпусу клапана.
Характеристики зворотного клапана
-
Номінальний діаметр (DN) – це розмір отвору в приєднувальних патрубках. DN використовується для стандартизації розмірів трубопровідної арматури. Фактичний діаметр може трохи відрізнятися від номінального.
-
Номінальний тиск (PN) - це максимальний надлишковий тиск робочого середовища при температурі 20°C, що забезпечує безпечну експлуатацію. PN також відомий як умовний тиск (Ру). Ряди номінальних тисків регламентовано ГОСТ 26349-84.
-
Коефіцієнт пропускної спроможності (Kvs) - це витрата води в кубічних метрах на годину при температурі 20 °C, при якому втрати напору на клапані дорівнюють 1 бар. Kvs використовується для гідравлічних розрахунків для оцінки втрат напору.
-
Тиск відкриття - це різниця тисків між вхідним і вихідним патрубками, коли починається відкриття затвора. Тиск повного відкриття – це необхідна різниця тисків для повного відкриття затвора.
Підбір зворотних клапанів
Вибір типорозміру зворотного клапана здійснюється залежно від діаметра трубопроводу, на який він встановлюється. При цьому необхідно враховувати, що зворотні клапани завдяки підтримці затвора у відкритому положенні створюють значний гідравлічний опір.
Для виконання розрахунків зворотних клапанів необхідно визначити втрати напору на номінальній витраті води. Ці втрати напору розраховуються, виходячи з пропускної здатності клапана (Kvs). Значення Kvs відповідає об'ємній витраті води через повністю відкритий затвор зворотного клапана, за якого втрати напору на клапані становлять 1 бар.
При виборі зворотного клапана важливо врахувати значення номінального тиску та допустимого діапазону температур середовища, що транспортується. Максимальний робочий тиск у місці встановлення клапана має бути нижчим від значення його номінального тиску PN при граничній температурі для цього тиску.
Необхідно пам'ятати, що номінальний тиск, вказаний у характеристиках арматури, визначається при температурі води 20°С. За більш високих температур номінальний тиск зменшується. Отже, робота зворотних клапанів у режимі, при якому тиск та температура робочого середовища відповідають значенням номінального тиску та максимальної температури, не допускається.
Встановлення та монтаж зворотного клапана
- Переконайтеся, що стрілка на корпусі клапана збігається з напрямком руху робочого середовища.
- Міжфланцеві зворотні клапани слід встановлювати близько до фланця арматури, проте не надто щільно, щоб не завадити відкриття заслінки клапана. Для клапанів у виконанні з фланцями або муфтами такого обмеження немає.
- Для діагностування можливих несправностей до та після зворотного клапана рекомендується встановити манометри.
- Непружинні клапани можна встановлювати лише на горизонтальних або вертикальних трубопроводах з потоком знизу догори.
- Корпус муфтового та фланцевого зворотного клапана не повинен зазнавати навантажень кручення, розтягування або стиснення від приєднаних трубопроводів.
- Наявність механічних включень у потоці може порушити функціонування зворотних клапанів усіх типів, крім кульових. Тому рекомендується встановити фільтр перед іншими типами клапанів.
- Перед встановленням зворотного клапана ретельно промийте трубопровід від механічних включень.
