Принцип работы обратного клапана

Обратный клапан для воды: принцип работы и типы

Обратный клапан – это устройство, которое пропускает поток воды в трубопроводе только в одном направлении, как ниппель в автомобильной шине. Обратные клапаны являются устройствами прямого действия, это значит, что для их работы не требуется источников энергии или внешнего управления; открытие и закрытие клапана происходит за счёт движения потока воды сквозь него.

Обратные клапаны применяются, например, в системе водоснабжения: при работающем насосе вода подаётся в трубопровод под давлением, клапан открывается и «пропускает» воду дальше по трубопроводу, а когда насос выключается, обратный клапан закрывается и не выпускает воду обратно. Давление до обратного клапана падает до нуля, но после него остается.

Обратный клапан закрыт

Так же обратные клапаны являются одним из средств аварийной защиты: в протяженных трубопроводах через некоторые промежутки ставятся обратные клапаны, и если на одном участке произойдет прорыв и давление упадёт, то на последующих участках обратные клапаны закроются и не допустят обратного тока воды. Таким образом уменьшается течь в случае аварии.

В зависимости от способа исполнения перекрывающего элемента – захлопки – обратные клапаны подразделяются на два вида:

1. Клапаны – выполняются в виде золотника и устанавливаются на горизонтальных участках трубопровода
2. Затворы – выполняются в виде круглого диска и может устанавливаться как на горизонтальных, так и на вертикальных участках трубопровода.

Принцип работы обратного клапана

Принцип работы обратного клапана заключается в том, что в изначальном своём состоянии он закрывается: под действием пружины захлопка перекрывает клапан. Если давление воды на входе возрастает, то есть вода давит на захлопку сильнее, чем пружина, то клапан открывается и пропускает поток воды сквозь себя. Когда давление на входе падает, клапан опять закрывается, потому что на какой-то момент поток воды останавливается (давление на входе и на выходе одинаковое) и силы пружины хватает, чтобы закрыть клапан. Вода со стороны выходного отверстия обратного клапана так же давит на захлопку и не даёт ей открыться.

Типы обратных клапанов

В зависимости от способа исполнения запирающего элемента выделяют несколько типов обратных клапанов:

1. Обратный клапан подъемного типа

Запирающий элемент в клапане этого типа перемещается вверх/вниз, прижимается пружиной. При прохождении потока воды сквозь подъемный обратный клапан захлопка поднимается.

У клапана такого типа в роли элемента, перекрывающего поток воды, выступает шар, который под действием силы тяжести и пружины закрывает проток воды.

У поворотного обратного клапана перекрывающий элемент выполнен в виде откидной створки.

У дискового межфланцевого обратного клапана затворка выполнена в виде диска, который перемешается вдоль своей оси под действием пружины

Принцип работы обратного клапана

Принцип работы обратного клапана основан на перекрытии проходного сечения затвором под действием обратного тока рабочей среды.

При отсутствии течения давление рабочей среды во входном патрубке равно давлению в выходном патрубке клапана, и затвор под действием силы тяжести, усилия пружины или рычажно-грузового механизма, перекрывает проходное сечение закрывая клапан.

Вектор силы, удерживающий затвор в закрытом положении направлен в сторону противоположную направлению движения рабочей среды.

При прямом потоке, с ростом давления во входном патрубке, вектор силы потока направлен против вектора силы удерживающей затор в закрытом положении и как только давление рабочей среды превысит давление открытия, затвор сместиться открыв проходное сечение обратного клапана.

При обратном потоке, с ростом давления в выходном патрубке, вектор силы рабочей среды сонаправлен с вектором силы удерживающей затвор в закрытом положении и чем давление среды больше, тем сильнее затвор прижимается к корпусу обратного клапана.

Обратный клапан

Назначение обратного клапана

Обратный клапан предназначен для свободного пропускания потока рабочей жидкости в одном направлении и перекрывания его в обратном направлении. В качестве запирающего элемента в этих клапанах используется шариковый или конусный затвор, взаимодействующий с седлом, так что утечка жидкости отсутствует.

Назначение обратного клапана

Обратный клапан предназначен для свободного пропускания потока рабочей жидкости в одном направлении и перекрывания его в обратном направлении. В качестве запирающего элемента в этих клапанах используется шариковый или конусный затвор, взаимодействующий с седлом, так что утечка жидкости отсутствует.

Устройство обратного клапана

Устройство обратных клапанов показано на (рис.1).

У линейного обратного клапана (рис.1 а) в корпусе 1 имеющем шестигранную форму, размещаются затвор 2, пружина 3, опорная шайба 4 и стопорное кольцо 5. При подводе жидкости к присоединительному отверстию “А” она отжимает затвор http://www.promarmatura.ua/zatvory-diskovye от седла и через щель, образованную затвором и кромкой расточки в корпусе, и радиальные сверления “В” и центральную расточку в теле затвора поступает к выходному отверстию “Б”. При подводе жидкости к отверстию “Б” поток оказывается запертым.

Устройство обратного клапана стыкового исполнения (рис.1 б) отводящий клапан выполнен под углом 90 градусов к оси затвора, и оба присоединительных отверстия выведены на нижнюю монтажную плоскость.

Клапан встраиваемого исполнения(рис.1 в) содержит гильзу 1, затвор 2, пружину 3, переходную втулку 4 и фланец 5. Гильза и втулка размещаются в гнезде, которое выполняется в той корпусной детали, куда клапан должен быть встроен. Уплотнение по наружной поверхности гильзы и втулки осуществляется с помощью резиновых колец круглого сечения и защитных шайб выполненных из пластмассы.

Работа обратного клапана

Работа обратного клапана заключается в следующем, при подводе жидкости к отверстию “А” затвор клапана приподнимается над седлом, преодолевая усилие возвратной пружины. Перепад давления жидкости на клапане зависит от расхода жидкости через него, а давление, при котором клапан открывается, припуская через себя минимальный расход, зависит только от усилия пружины и составляет от 0,05 до 0,3 мПа (от 0,5 до 3 кгс/см 2 ).

Клапан без пружины имеет давление открытия равное нулю, ну его можно устанавливать в системе так, что бы его затвор располагался вертикально и закрывался под действием собственного веса. Обратные клапаны с пружиной часто используют в качестве подпорных клапанов, устанавливаемых в сливной магистрали для создания в ней небольшого избыточного давления.

Виды обратных клапанов и принцип их работы

Обратные клапаны устанавливают на трубопроводах горячей и холодной воды в тех случаях, когда на данном участке трубопровода движение воды допускается лишь в одном направлении.

Принцип действия обратного клапана основан на том, что вода, идущая под клапан, приподнимает его и проходит через отверстие седла клапана. При движении в обратном направлении она прижимает клапан к проходному отверстию в седле клапана с тем большей силой, чем больше ее давление. Следовательно, в обратном направлении проход воде закрыт.

Подъемный обратный клапан Zetkama

Корпусные детали обратных клапанов изготавливают из различных металлов и сплавов:

— сталь (в том числе нержавеющая и легированная);

Уплотнительные поверхности, обеспечивающие герметичность затвора на седле обратного клапана, изготавливаются из:

— с наплавкой из корозионноустойчивой стали.

Поворотный обратный клапан Zetkama

Основное деление обратных клапанов на группы происходит, исходя из их конструкции. Соответственно, различие в конструкции обуславливает и различные сферы их применения, особенности монтажа и стоимость. Они делятся на несколько видов :

Подъемный обратный клапан по своей конструкции напоминает вентиль без маховика и с укороченным штоком, не выходящим за пределы корпуса клапана. В подъемном клапане в качестве запорного органа выступает затвор, который перекрывает поток теплоносителя за счет посадки на седло. При движении потока под затвор, он открывается, тем самым пропуская поток. При движении же в обратном направлении поток прижимает затвор к седлу, не давая ему открыться и пропустить теплоноситель. Материал, из которого изготавливается корпус подъемного обратного клапана обычно чугун или сталь, что обуславливает его достаточно большую массу. Но зато они надежны, не требовательны к качеству теплоносителя и герметично перекрывают поток. Поэтому основная сфера применения подъемных обратных клапанов — это котельные и централизованные сети теплоснабжения.

Двухстворчатый обратный клапан

В поворотном обратном клапане в качестве запорного органа выступает диск, который закреплен на оси, находящейся вне проходного сечения. Данная конструкция наиболее популярна среди потребителей, особенно когда дело касается труб диаметрами более 50 мм. Поворотные обратные клапаны находят широкое применение в системах отопления и горячего водоснабжения. Существует три исполнения поворотных обратных клапанов по способу присоединения к трубопроводу: фланцевые, муфтовые и межфланцевые. Фланцевые отличаются большими габаритами и массой, а соответственно и большей стоимостью. Муфтовые изготавливаются из латуни или чугуна и замечательны тем, что у них потери напора меньше, чем у дисковых обратных клапанов. Межфланцевые поворотные обратные клапаны отличаются малыми габаритами и меньшей стоимостью, но потери напора теплоносителя при прохождении через данный вид клапана существенно больше, чем через фланцевые.

Дисковый обратный клапан

В двухстворчатом обратном клапане в качестве запорного органа выступают две створки, закрепленные на оси, находящейся по центру проходного сечения. Именно та особенность, что створки и ось вращения находятся по центру, обуславливает существенные потери напора при движении теплоносителя. Кроме того, двухстворчатые обратные клапаны требовательны к качеству теплоносителя — они не могут работать с жидкостям, которые имеют крупнодисперсные включения. Данные клапана изготавливаются, как правило, в межфланцевом исполнении, поэтому они имеют такие достоинства, как небольшие габариты и низкая стоимость.

В дисковом обратном клапане в качестве запорного органа выступает диск, расположенный перпендикулярно к оси потока и перемещающийся вдоль оси. Данные клапаны получили свое распространение на небольших диаметрах трубопроводов (до 50 мм). Их достоинствами являются небольшие присоединительные размеры и масса, а также неприхотливость в монтаже, обусловленная подпружиненной конструкцией. Недостатком являются опять-таки большие потери напора из-за того, что дисковые обратные клапаны неполнопроходные.

Шаровый обратный клапан Zetkama

В шаровом обратном клапане в качестве запорного органа выступает шар, изготавливаемый из полимера, резины или стали с покрытием NBR (нитрильный каучук). Данные клапаны применяются, в основном, в системах канализации и транспортировки сточных вод, где наилучшим образом проявили себя. Они имеют небольшое гидравлическое сопротивление, но обладают существенными габаритными размерами и массой, а следовательно, они дороже обратных клапанов других конструкций. Максимальная допустимая температура транспортируемой среды — 70°С. Перекрытие потока происходит только под действием силы тяжести шара.

По принципу обратных клапанов работают и приемные клапаны, которые устанавливаются на всасывающих трубопроводах насосов при заборе воды из водоема или какой-либо емкости. Конструкцией этих клапанов предусматривается наличие специальной приемной сетки, препятствующей попаданию в трубопровод взвешенных частиц.

Принцип работы обратных клапанов различных конструкций

Устройство и принцип работы обратного клапана для водонагревателя

Сотрудники МЧС, коммунальщики, пожарники, да и сами производители бытовой техники буквально на каждом углу твердят о том, что бытовые водонагреватели, будь они накопительными или проточными, должны устанавливаться в строгом соблюдении всех требований к безопасности их эксплуатации. Удивительное дело, что многие покупатели все же игнорируют эти требования – они нагло упрощают схему монтажа, не устанавливают даже обратный клапан для водонагревателя.

А что сулит нам отсутствие такого клапан? Самое страшное – это взрыв бойлера, который способен нанести не только материальный ущерб, но и лишить вас жизни. И в большинстве случаев причина взрыва достаточно банальна – не был установлен небольшой и, что самое главное, недорогой прибор – обратный клапан. О нем, а также о возможных его неисправностях, мы и поговорим в сегодняшней статье.

Чтобы окончательно выяснить, насколько важно данное устройство в работе бойлеров, следует ознакомиться с принципом его работы и особенностями.

Структура предохранительного клапана

Сразу отметим, что обратный клапан для водонагревателя имеет достаточно простое строение. В принципе, это пара деталей цилиндрической формы, которые имеют единую полость. Оба цилиндра размещены перпендикулярно относительно друг друга.

• Большой цилиндр имеет в себе специальный тарельчатый клапан, который зажимается посредством пружины. Этот цилиндр необходим для того, чтобы вода беспрепятственно передвигалась в одном направлении. Другими словами, это и есть, по сути, обратный клапан. С каждой стороны цилиндра имеется резьба, дабы можно было подключать его к трубопроводу.
• Второй цилиндр имеет несколько меньший диаметр и располагается перпендикулярно первому. Внешняя его часть полностью заглушена, а на самом нем имеется сливной патрубок. Помимо того, в этом цилиндре также имеется тарельчатый клапан, но направление движения воды в нем противоположное.

Обратите внимание! В большинстве случаев на устройстве имеется специальный рычаг, посредством которого можно открывать дренажное отверстие в принудительном порядке.

Принцип действия

Принцип работы устройства, равно как и его структура, характеризуется простотой. Холодная вода, поступающая из водопровода, отодвигает тарелку на обратном клапане, благодаря чему накопительный бак наполняется водой. Когда процедура наполнения закончится, а давление в баку будет выше внешнего, клапан автоматически перекрывается. В будущем, когда вода понемногу будет убывать, этот же клапан будет обеспечивать постоянное ее количество.

На втором клапане имеется более сильная пружина, которая рассчитывалась на повышенное давление внутри бойлера. Чем выше поднимается температура воды, тем выше становится это давление.

Важный момент: уже после того, как внутреннее давление в устройстве превысит все допустимые нормы, сожмется пружина, открывая при этом сливное отверстие. Лишняя вода стекает в это отверстие, а давление в накопительном баке приходит в норму.

Как мы видим, обратный клапан для водонагревателя необходим для того, чтобы давление в бойлере всегда было в пределах нормы.

Обратите внимание! В большинстве случаев устройство водонагревателя уже укомплектовано предохранительным клапаном, и эксплуатация прибора без его предварительного монтажа категорически запрещается. Вместе с тем, в бойлерах не предусматривается, что снизу можно устанавливать кран для отключения обратного клапана, ведь это действительно может представлять угрозу для всей системы.

Важна ли нормальная работа водонагревателя ?

Вполне вероятно, что рассказы о принципе работы обратного клапана и его строении не привнесли ясности в проблему того, почему это устройство так важно. Так что давайте (чисто гипотетически) рассмотрим ситуация, которая может случиться при отсутствии клапана.

Итак, мы не устанавливали клапан, который бы перекрывал обратный ход поступающей в устройство воды. До тех пор, пока внутреннее давление остается стабильным, бойлер будет функционировать правильно. Объясняет все это один из законов термодинамики – чем выше становится температура жидкости в баке, тем выше становится давление. Вскоре наступит момент, когда давление будет превышать напор поступающей воды и, как следствие, в водопроводную систему начнет поступать уже горячая вода. В свою очередь, эта нагретая вода сможет вытекать из кранов или даже со сливного бачка вашего унитаза.

Обратите внимание! Несмотря на критичность ситуации, температурный регулятор будет исправно продолжать функционирование, в то время как нагревательный элемент будет зря потреблять электроэнергию.

Большую критичность в ситуацию привнесет момент, если давление в трубопровода вдруг по тем или иным причинам упадет. А это, согласитесь, происходит достаточно часто, к примеру, если ночью на водонапорных станциях решают снизить нагрузку на систему. Есть и другой вариант – произошла авария или начались ремонтные работы, в результате чего трубопровод полностью опустошается. Вся жидкость, которая до этого находилась в накопительном баке, сливается в водопровод, а нагревательный элемент начнет нагревать воздух, в результате чего он быстро перегорит.

Возможно, вы скажете, что должна же быть в бойлере автоматика, которая прекращает его работу в таких случаях. Прежде всего, такая автоматика нередко дает сбой, кроме того, она имеется не на всех моделях водонагревателей.

Есть такие «умники», которые устанавливают обычный обратный клапан и полагают, что этого будет достаточно. На самом деле это больше походит на закладывание бомбы в собственном доме, ведь жутко даже представить, что может случиться, если сломается терморегулятор! Вода в бойлере начнет кипеть, но излишнему давлению выйти просто некуда и оно и дальше растет. Хорошо еще, если внутри бака попросту потрескается эмалированное покрытие, это значит, вы еще хорошо отделались. Но бойлер может и взорваться!

Если давление резко пропадает из-за таких трещин, то температура воды возвращается до законных ста градусов, но вот внутренняя температура в бойлере будет намного выше. Но все это может не произойти, если вы установили хороший обратный клапан для водонагревателя. Итак, в качестве заключения ко всему выше сказанному, отметим еще раз, что мы получаем от такого клапана.

• Клапан сбрасывает излишнюю жидкость из прибора, если она нагревается, удерживая тем самым внутреннее давление в безопасных рамках.
• Также он предотвращает обратный ход воды в трубопровод.
• Клапан смягчает возможные перепады давление в системе водоснабжения, не исключение и гидравлические удары.
• А если устройство имеет соответствующий рычаг, то с его помощью можно полностью опустошать бойлер, если потребуются ремонтные работы.

Распространенные проблемы с обратным клапаном

Если вы заметили хоть малейшие признаки того, что обратный клапан не работает или работает, но неправильно, то следует немедленно искать причину поломки. Сразу займитесь его ремонтом или заменой, что еще лучше. Дело в том, что стоимость такого клапана намного ниже, чем стоимость водонагревателя в целом, поэтому такой ход будет более чем целесообразным. Причины поломки могут быть разными, давайте рассмотрим самые распространенные из них.

• Клапан перестает пропускать воду. Причиной тому зачастую является его засорение накипью или грязью. В таком случае следует демонтировать устройство, прочистить его, и установить обратно. На подающую же трубу желательно установить фильтр, дабы подобное не случалось впредь.

• Если вода из клапана начинает капать после того, как вода в бойлере начала нагреваться, то ничего страшного в этом нет. Это связано с прямой обязанностью клапана – при повышении давления он начинает сбрасывать излишки жидкости и последняя, в свою очередь, начинает капать. Чтобы исправить это, подсоединяете к сливному отверстию устройства шланг таким образом, чтобы другой конец был погружен в воду.
• Клапан может протекать и тогда, когда через него протекает холодная вода. Это зачастую объясняется высоким давлением в трубопроводе (что происходит из-за плохого его состояния). В таком случае следует проверить, исправен ли клапан – для этого нужно установить вместо него стопроцентно работающую модель. Если прибор исправен, а давление в баке по-прежнему превышает три атмосферы, то единственное, что можно сделать – дополнительно установить редуктор, который снижал бы давление внутри водопроводной системы. Таких редукторов существует великое множество, поэтому при выборе той или иной модели предварительно проконсультируйтесь у специалиста. Еще один выход – монтаж расширительного бака.

  

• Еще вода может стекать из-под нижней крышки клапана. При этом следует снять крышку и определить, откуда именно течет. Для этого под крышкой имеется небольшой люк, ведущий внутрь бойлера. Там имеется специальная герметизирующая прокладка, и если течет из этого люка, то, скорее всего, требуется заменить прокладку. Но это может быть и заводской брак – то есть, люк был неправильно отцентрирован. Зачастую и это можно исправить, но если течет, как говорится, со всех щелей, то это явный признак того, что нужно сменить сам бойлер.

Профилактика поломок и необходимые для этого инструменты

Если в вашем доме/квартире установлен водонагреватель с обратным клапаном, то вам в любом случае придется проводить профилактические либо ремонтные работы. При этом вы не сможете обойтись без ряда инструментов, которые, к слову, могут потребоваться и в некоторых ситуациях другого рода. Вот обязательные для этого инструменты:

• электронный тестер;
• ключ разводной (характерно то, что его диаметр должен превышать диаметр наибольшей гайки в системе);
• резиновый шланг небольшой длины, с помощью которого можно будет сливать воду;
• набор накидных ключей;
• острый ножик;
• торцевой ключ;
• отвертки, как обычные, так и Х-образные.

В качестве небольшого заключения

Многие народные умельцы полагают, что для того, чтобы заменить или отремонтировать обратный клапан для водонагревателя, необходим лишь минимум навыков проведения сантехнических работ. В действительности, это не всегда так – порой этим минимумом не отделаться. По этой причине в некоторых случаях лучше все-таки обращаться к специалистам.