Обратный клапан — это арматура прямого действия в трубопроводе, пропускающая поток среды только в одном направлении и автоматически перекрывающая проходное сечение при обратном токе. Затвор межфланцевого обратного клапана может быть выполнен в форме одного плоского диска или двух сегментов диска, перекрывающих проходное сечение. Открытие клапана происходит за счет энергии рабочей среды: при направлении потока, совпадающем с направлением открытия, давление воды раскрывает затвор, а при обратном потоке давление прижимает его к корпусу.
Межфланцевый обратный клапан применяется в трубопроводах для транспортировки воды, пара и сжатого воздуха при широком диапазоне рабочих давлений и температур. Все обратные клапаны из нашего каталога пригодны для использования с водой; для других рабочих сред рекомендуется уточнить у поставщиков. Места установки обратных клапанов определяются нормативами и требованиями технологического процесса, например, в инженерных системах обратный клапан должен быть установлен:
- На напорной линии каждого из параллельно работающих насосов.
- После счетчика воды на трубопроводе водопровода.
- В тепловом пункте на перемычке между подающим и обратным трубопроводом при зависимом подключении с узлом смешения.
Достоинства обратных клапанов включают низкую цену, малый вес, компактные размеры, простую конструкцию, возможность ремонта и отсутствие необходимости в техническом обслуживании. Однако у них есть и недостатки, такие как неполнопроходное исполнение и создание существенных потерь напора для межфланцевых обратных клапанов, затвор которых остается в проходном сечении при открытии и требует гидравлического расчета.
Виды межфланцевых обратных клапанов
Ниже описывается устройство обратных клапанов с межфланцевым присоединением к трубопроводу. Подробное описание устройства фланцевых и муфтовых обратных клапанов можно найти в соответствующих разделах.
Дисковый обратный клапан
Его запорным элементом является плоский диск, расположенный перпендикулярно оси потока. Диск всегда подпружинен и может перемещаться вдоль оси трубопровода. Клапан крепится между двумя фланцами, стягиваемыми резьбовыми шпильками, и может быть установлен под любым углом относительно горизонта. Корпус может быть изготовлен из латуни, стали, нержавеющей стали или чугуна, а затвор — из нержавеющей стали. Дисковые обратные клапаны широко применяются в инженерных системах на трубопроводах с диаметром условного прохода Ду50 и выше. Их основными недостатками являются неполнопроходное исполнение и создание существенных потерь напора. Устройство дискового обратного клапана не позволяет использовать его с вязкими средами и жидкостями с включениями твердых и волокнистых материалов. Дисковые обратные клапаны отличаются компактными размерами, низкой массой и невысокой ценой.
Поворотный обратный клапан
Его запорным элементом служит диск, закрепленный на оси вне проходного сечения. В закрытом положении затвор удерживается силой тяжести и может быть дополнен пружиной или рычажно-грузовым механизмом. Клапан крепится между двумя фланцами, стягиваемыми резьбовыми шпильками. Корпус клапана может быть изготовлен из чугуна, стали или нержавеющей стали, а затвор — из нержавеющей стали. Поворотные обратные клапаны обычно устанавливаются на трубопроводы с условным диаметром Ду50 и выше и часто применяются в системах отопления, теплоснабжения, водоснабжения, котельных и тепловых пунктах. При установке поворотного клапана следует учесть, что в открытом положении затвор может выходить за пределы ответного фланца.
Двухстворчатый обратный клапан
Его запорный элемент состоит из двух сегментов, закрепленных на оси, расположенной по центру проходного сечения. Обычно устройство обратного клапана предполагает наличие пружинного механизма, удерживающего затвор в закрытом положении, что позволяет устанавливать клапан в любом положении относительно горизонта. Корпус может быть отлит из чугуна, стали или нержавеющей стали, а затвор изготовлен из нержавеющей стали. Двухстворчатые обратные клапаны применяются в трубопроводах с условным диаметром Ду50 и выше для транспортировки воды, пара или сжатого воздуха. Основным недостатком такого клапана является то, что ось вращения и сами створки находятся в центре потока, что ведет к существенным потерям напора, и они не могут использоваться с жидкостями, содержащими крупные включения.
Принцип работы межфланцевого обратного клапана
Принцип работы обратного клапана основан на том, что затвор перекрывает проходное сечение под воздействием обратного потока рабочей среды. Когда нет потока, давление рабочей среды во входном патрубке сравнивается с давлением в выходном патрубке клапана, и затвор закрывается под действием силы тяжести, пружины или механизма. Сила, удерживающая затвор в закрытом положении, направлена противоположно движению рабочей среды. При прямом потоке, при увеличении давления во входном патрубке, сила потока направлена против силы, удерживающей затвор, и когда давление превышает уровень открытия, затвор открывается. При обратном потоке, при увеличении давления в выходном патрубке, сила рабочей среды направлена так же, как и сила, удерживающая затвор в закрытом положении, и чем больше давление среды, тем сильнее затвор прижимается к корпусу клапана.
Характеристики обратного клапана
-
Номинальный диаметр (DN) - это размер отверстия в присоединительных патрубках. DN используется для стандартизации размеров трубопроводной арматуры. Фактический диаметр может немного отличаться от номинального.
-
Номинальное давление (PN) - это максимальное избыточное давление рабочей среды при температуре 20°C, обеспечивающее безопасную эксплуатацию. PN также известно как условное давление (Ру). Ряды номинальных давлений регламентированы ГОСТ 26349-84.
-
Коэффициент пропускной способности (Kvs) - это расход воды в кубических метрах в час при температуре 20°C, при котором потери напора на клапане равны 1 бар. Kvs используется при гидравлических расчетах для оценки потерь напора.
-
Давление открытия - это разница давлений между входным и выходным патрубками, при которой начинается открытие затвора. Давление полного открытия - это необходимая разница давлений для полного открытия затвора.
Подбор обратных клапанов
Выбор типоразмера обратного клапана осуществляется в зависимости от диаметра трубопровода, на который он устанавливается. При этом необходимо учитывать, что обратные клапаны, благодаря поддержанию затвора в открытом положении, создают значительное гидравлическое сопротивление.
Для выполнения расчетов обратных клапанов необходимо определить потери напора на номинальном расходе воды. Эти потери напора рассчитываются исходя из пропускной способности клапана (Kvs). Значение Kvs соответствует объемному расходу воды через полностью открытый затвор обратного клапана, при котором потери напора на клапане составляют 1 бар.
При выборе обратного клапана важно учесть значения номинального давления и допустимого диапазона температур транспортируемой среды. Максимальное рабочее давление в месте установки клапана должно быть ниже значения его номинального давления PN при предельной температуре для этого давления.
Необходимо помнить, что номинальное давление, указанное в характеристиках арматуры, определяется при температуре воды 20°C. При более высоких температурах номинальное давление уменьшается. Следовательно, работа обратных клапанов в режиме, при котором давление и температура рабочей среды соответствуют значениям номинального давления и максимальной температуры, не допускается.
Установка и монтаж обратного клапана
- Убедитесь, что стрелка на корпусе клапана совпадает с направлением движения рабочей среды.
- Межфланцевые обратные клапаны следует устанавливать близко к фланцу арматуры, однако не слишком плотно, чтобы не помешать открытию заслонки клапана. Для клапанов в исполнении с фланцами или муфтами такого ограничения нет.
- Для диагностирования возможных неисправностей до и после обратного клапана рекомендуется установить манометры.
- Непружинные клапаны можно устанавливать только на горизонтальных или вертикальных трубопроводах с потоком снизу вверх.
- Корпус муфтового и фланцевого обратного клапана не должен подвергаться нагрузкам кручения, растяжения или сжатия от присоединенных трубопроводов.
- Наличие механических включений в потоке может нарушить функционирование обратных клапанов всех типов, кроме шаровых. Поэтому рекомендуется установить фильтр перед клапанами других типов.
- Перед установкой обратного клапана тщательно промойте трубопровод от механических включений.
