Обратный клапан шаровой: конструкция, разновидности, сфера применения

Обратный клапан позволяет жидкости протекать через трубопровод в одном направлении и препятствует – в противоположном. Это — важный компонент любой системы водоснабжения, отопления, канализации и промышленных технологических установок. Он также используется в системах предотвращения протечек стиральных и посудомоечных машин. Запорные устройства имеют разнообразные конструкции, каждая из которых имеет свои преимущества и область применения. Общая их черта — затвор открывается по достижении определенного давления и закрывается при падении давления ниже установленного значения.

Из чего состоит и как работает обратный клапан для воды для насоса

Обратный клапан для воды состоит из следующих частей:

• корпуса;
• золотника — подвижного исполнительного органа, который в свою очередь собран из толкателя, золотниковых тарелок и зажатой между ними эластичной прокладки;
• уплотнительной прокладки;
• пружины (за исключением подъемных устройств гравитационного типа).

Устройство обратного клапана для воды варьируется в зависимости от его типа.

Корпус чаще всего делают из латуни — этот материал не подвержен коррозии и воздействию химически активных веществ, содержащихся в воде в виде раствора, он прочен и долговечен.

Иногда на внешнюю сторону гальваническим методом наносят хромовое или никелевое покрытие. Части золотника также изготавливают из латуни или прочного пластика. Прокладка водяного обратного клапана чаще всего бывает резиновая или силиконовая. И, наконец, пружину делают из нержавеющей стали с большим коэффициентом упругости.

Это интересно: Патрон для дрели: как снять, заменить, разобрать – видео, фото

Конструктивные элементы клапана

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

• 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.
• 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.
• В закрытом положении шарик находится за счет пружины. Она также изготавливается из коррозионностойкой стали, так как может находится в среде.
• 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.

Особенности

• Обратные шаровые клапаны для канализации ABRA имеют минимальное гидравлическое сопротивление, что существенно улучшает их эксплуатационные характеристики.
• Они самоочищающиеся. Все, что скопится на запирающем элементе в закрытом положении, сразу же удаляется при открытии. Идеальное решение для канализационных сетей.
• Имеют самую распространенную строительную длину.
• Антикоррозионное покрытие (внутреннее и наружное) надежно защищает узел от химических повреждений. Его толщина 250 микрон. Крепежные болты также защищены.
• При соблюдении норм эксплуатации на протяжении всего срока службы его параметры остаются неизменными.
• Эксплуатационные расходы незначительны.

Принцип действия

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

• 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.
• 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.
• На момент подачи среды в правильном направлении создаваемого давления достаточно для того, чтобы преодолеть сопротивление, создаваемое пружиной. За счет этого происходит открытие проходного отверстия.
• 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.

Устройство

Типичный клапан шаровой – это цилиндр, внутри которого находится пружина и запирающее устройство. В нашем случае это шар. В других видах механизмов может использоваться пластина. В базовой сборке клапан находится в закрытом состоянии за счет пружины, расположенной внутри. Однако под воздействием потока эта деталь может снижать силу давления, и клапан откроется. Поток пойдет через него.

Если давление понижается (а это может случаться из-за утечек, остановки работы насосной системы или по другим причинам), то под действием силы пружины запирающий механизм закроется. Если напор будет двигаться в сторону клапана, то, благодаря запорному элементу, жидкость не сможет проходить.

Виды обратных клапанов

В зависимости от типа запирающего элемента различают следующие виды обратных клапанов:

• Подъемного типа. Тарелка дискового обратного клапана двигается вверх и вниз. После подачи напора в рабочем направлении затвор открывается, а при падении напора или изменении направления движения жидкости — закрывается под действием пружины или собственного веса.
• Поворотный. Невозвратный клапан представляет собой откидную створку, поворачивающуюся и открывающуюся под напором жидкости, и закрывающуюся силой пружины при падении напора.
• Шаровой. Поток перекрывается шаром, прижимаемым к седлу клапана возвратной пружиной. Напор жидкости отжимает шар от седла, открывая проход для воды.
• Межфланцевый. Может быть дисковым-конструкция аналогична подъемному, но тарелка перемещается вдоль оси потока, и двустворчатым-заслонка состоит из двух створок, складывающихся навстречу друг другу. Двустворчатая конструкция обладает минимальным сопротивлением потоку в открытом виде.

По материалу изготовления различают такие типы обратных клапанов, как:

• Латунные — надежные и износостойкие, чаще всего применяются в быту.
• Чугунные — недорогие, но подвержены ржавчине, применяются только на магистральных трубах.
• Нержавеющие — самые высококачественные и надежные, но и самые дорогие. Применяются в самых ответственных системах.

В зависимости от метода крепления клапана обратного хода воды различают:

• Муфтовые – клапан для воды включается в разрыв трубы с помощью двух резьбовых муфт. Наиболее распространены в бытовых системах.
• Фланцевые — затворный клапан подключается с помощью фланцевых соединений. Применяется в основном для устройств из чугуна на трубах больших размеров.
• Межфланцевые – запорный клапан находится между двух фланцев, которые стягиваются сквозными шпильками. Также применяются на магистральных трубопроводах.

Муфтовый обратный клапан

Область применения

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

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

Область применения во многом зависит от типа применяемых материалов при изготовлении. Примером можно назвать то, что в промышленных канализационных системах устанавливается вариант исполнения из чугуна. Применение этого материала позволило существенно снизить стоимость продукта. В быту чаще всего используются механизмы, изготавливаемые из латуни других цветных металлов.

Это интересно: Технические характеристики токарно-винторезного станка ИЖ-250

Особенности монтажа

Провести монтажные работы можно самостоятельно при учете основных правил. Они выглядят следующим образом:

• При создании ответственных систем установку клапанов должен проводить только специалисты, которые прошли соответствующую подготовку и получили документальное подтверждение этого.
• Перед началом проведения работы проводится отключение рабочей среды. При этом можно ограничить работу только обслуживаемого участка.
• Непосредственно перед проведением работы нужно убедится в том, что возвратный клапан подходит к конкретной системе. Как ранее было отмечено, наиболее важными параметрами считается минимальное и максимальное рабочее давление, а также диаметр проходного отверстия
• На момент установки устройства учитываются климатические условия эксплуатации. Стоит учитывать, что низкая температура окружающей среды может привести к примерзанию шарика и заклиниванию устройства.
• Перед установкой обратного клапана монтируются фланцы. Они предназначены для фиксации механизма на своем месте.
• После установки клапана проводится тестирование системы. На момент пробного пуска определяется то, насколько эффективно работает клапан.

На сегодняшний день в продаже можно встретить просто огромный ассортимент различных вариантов исполнения шаровых обратных клапанов. Именно поэтому проблем с подбором подобного устройства не возникает. Некоторые варианты исполнения устанавливать нерентабельно по причине высокой стоимости. Примером можно назвать шаровые обратные клапана с большим проходным диаметром, изготавливаемым из латуни.

Характеристики шаровых клапанов

Одна из главных характеристик – диаметр проходного отверстия или же номинальный диаметр. Этот параметр обозначается как DN. Отзывы говорят, что этот параметр условный и не всегда соответствует реальному внутреннему диаметру трубопровода. Также необходимо учесть толщину стенок труб. При выборе клапана следует учитывать и другие факторы. Например, важен такой параметр, как номинальное давление.

Это максимальное значение, при котором клапан шаровой фланцевый сможет безопасно эксплуатироваться. Все допустимые цифры указаны в ГОСТах – можно ориентироваться на индекс 26349-84. Также при выборе следует применять европейские и американские стандарты.

Места установки клапанов

В системах бытового водоснабжения и отопления найдется много мест, куда необходимо установить обратный клапан:

• На входе в квартиру от централизованной подачи горячей воды.
• После счетчика для защиты его от гидроудара.
• Перед насосной станцией системы индивидуального водоснабжения — для пресечения утечки воды из труб после отключения напряжения.
• На конце водозаборного шланга, опущенного в колодец или скважину, или после погружного насоса — во избежание стекания воды при остановке насоса.
• На входе электрического или газового водонагревателя — во избежание выхода нагревшейся и расширившейся воды в холодную магистраль.
• В системе защиты от протечек стиральных и посудомоечных машин.

Это самые распространенные места установки. При необходимости такой клапан для воды устанавливают во все места, где необходимо обеспечить водный поток строго в одну сторону.

Как сделать правильный выбор

Чтобы выбрать обратный клапан, который будет работать долго и надежно в гармонии с другими элементами вашей системы водоснабжения или отопления, необходимо обратить внимание на следующие моменты:

• Назначение. Тип выбранного устройства должен ему соответствовать. Так, например, затворы подъемного типа с гравитационным действием можно устанавливать строго в предусмотренном конструкцией положении, так, чтобы ход штока был перпендикулярен поверхности земли.
• Способ присоединения. Выбирается одновременно с проектированием разъемов, к которым будет присоединен клапан, во избежание нагромождения лишних переходников. Для бытовых систем обычно применяют муфтовые соединения.
• Размер. Должен точно соответствовать диаметру трубопровода. Применение меньшего по диаметру затвора, присоединенного через переходники, снизит надежность конструкции и создаст повышенное сопротивление потоку.
• Материал. Для горячих жидкостей лучше использовать латунный или нержавеющий, поскольку у полипропиленового при высоких температурах заметно снижается ресурс.

Начинающему домашнему мастеру трудно учесть все нюансы, поэтому в случае сомнений не нужно стесняться посоветоваться с опытным инженером.

Материалы

Шаровые клапаны обычно изготавливаются из нескольких металлов, а седло из мягких материалов, таких как тефлон, неопрен и комбинации этих материалов. Использование мягких материалов обеспечивает отличную герметизирующую способность. Недостатком мягких седельных материалов (эластомерных материалов) является то, что они не могут быть использованы при высоких температурах процессов.

Например, седла из фторрсодержащего полимера могут использоваться для рабочих температур от -200° (и выше) до 230° C и выше, в то время как графитовые седла могут использоваться для температур от? ° до 500 ° C и выше.

Конструкция штока

Шток в шаровом клапане не прикреплен к шару. Обычно он имеет прямоугольную часть на шаре, которая входит в прорезь, врезанную в шар. Увеличение позволяет вращать шар, когда клапан открыт или закрыт.

Крышка

Крышка шарового клапана крепится к корпусу, который удерживает шток в сборе и шар на месте. Регулировка крышки позволяет сжать уплотнение, которое снабжает уплотнение штока. Упаковочный материал для штоков шаровых кранов обычно представляет собой тефлоновые или тефлоновые или уплотнительные кольца вместо сальниковых уплотнений.

Ниже приведены некоторые типичные применения шаровых клапанов:

• Воздушные, газообразные и жидкие применения;
• Дренажи и вентиляционные отверстия в жидких, газообразных и других жидкостных средах;
• Работа под паром.

Правила установки обратного клапана

Мало осуществить оптимальный выбор модели устройства, необходимо еще и правильно его установить.

Неправильная установка затвора может привести к необходимости его ремонта или замены, что может быть весьма трудоемким делом, особенно если он установлен в скважине.

• Если на корпусе нарисована или выбита стрелка- то устанавливать его надо строго стрелкой вверх, даже несмотря на наличие возвратной пружины.
• Если глубина скважины или колодца (точнее, расстояние до зеркала воды) невелико, то обратный проходной клапан ставят непосредственно на входе в напорный аппарат.
• В случае, когда глубина скважины более 8 м, устройство лучше поставить на водозаборе, дополнив его механическим фильтром грубой очистки.
• При использовании погружного насоса затвор необходимо поставить на его выходе.
• При большом расстоянии до скважины лучше поставить два затвора-на выходе напорного устройства и на вводе в дом.

Схема монтажа насосной станции с обратным клапаном

Все варианты предусмотреть невозможно, поэтому перед началом монтажа следует показать схему своей системы водоснабжения или отопления квалифицированному и опытному инженеру — сантехнику.

Конструкция и преимущества клапанов шарового типа

Запорным элементом клапанов обратных шарового типа, как уже говорилось выше, является шар, который может быть изготовлен из чугуна, стали или алюминия. Достаточно часто для обеспечения большей надежности такого затвора в закрытом состоянии шар дополнительно покрывают слоем резины. Шаровые обратные клапаны, которые могут устанавливаться как на горизонтальных, так и на вертикальных участках трубопроводов, несмотря на простоту своей конструкции, надежны в эксплуатации.

Клапан шаровой обратный отличается высокой универсальностью и выпускается для трубопроводов различного диаметра, что дает возможность использовать его для оснащения как бытовых, так и промышленных трубопроводных систем. Оснащаются шаровыми затворами трубопроводные системы, применяемые для отопления частных домов и для обогрева крупных промышленных объектов, насосные станции, а также трубопроводы, по которым рабочие среды транспортируются для нужд различных отраслей промышленности.

Устройство обратного клапана шарового типа

Отдельные модели клапанов шариковых оснащаются съемной крышкой, которая позволяет выполнять мелкий ремонт и техническое обслуживание таких запорных устройств без их демонтажа. Крышка крепится на корпусе клапана при помощи болтов, а для обеспечения герметичности ее соединения используется специальная уплотнительная прокладка. На трубопроводах большого диаметра, элементах отопительного и насосного оборудования чаще всего применяют клапаны обратные шаровые фланцевые.

Виды запорных элементов

Любой обратный клапан (устаревшее название – невозвратный) выполняет простую задачу – не позволяет потоку теплоносителя менять направление, пропуская жидкость лишь в одну сторону. В схемах водяного отопления данная функция нужна не всегда и реализуется по мере необходимости.

В отопительных системах частных домов и квартир применяются следующие виды возвратных клапанов:

• лепестковые;
• тарельчатые;
• шаровые.

Для справки. В промышленном производстве и сфере водоснабжения встречаются и другие разновидности изделий – двустворчатые, подъемные и дисковые, используемые в качестве сетевых элементов на трубопроводах большого размера. В частном домостроительстве подобная арматура не применяется.

Промышленные модели устанавливаются в крупных котельных и на производственных объектах
Разберем устройство и принцип работы каждого типа клапанов отдельно. В дальнейшем это поможет вам понять, какое изделие лучше подобрать и установить в конкретную систему отопления.

Лепестковые клапаны

Элемент, изготавливаемый из латуни либо нержавеющей стали, состоит из таких деталей:

• корпус в виде тройника с откручивающейся верхней пробкой (для обслуживания);
• дисковый затвор, закрепленный на оси посредством поворотного рычага;
• седло с уплотнением, куда прилегает диск в закрытом состоянии.

Примечание. Существует 2 версии изделий – со свободным либо подпружиненным лепестком. Во втором случае створка принудительно закрывается пружиной, чтобы запор срабатывал в вертикальном положении.

Общее устройство лепесткового обратного клапана показано на чертеже с деталировкой. Принцип работы элемента следующий: теплоноситель, движущийся в указанном направлении, отклоняет запорный диск и свободно проходит дальше по трубе. Когда направление потока воды меняется на противоположное, затвор под воздействием силы тяжести (или пружины) автоматически захлопывается и перекрывает проход.

Типовая конструкция с гравитационным затвором

Для справки. Благодаря принципу действия изделия получили несколько названий – гравитационные, поворотные, «хлопушки».

Перечислим важные характеристики лепестковых обратных клапанов, устанавливаемых в системы отопления частных домов:

• диаметр внутреннего прохода – от 15 до 50 мм (½—2 дюйма);
• максимальное рабочее давление – 16 Бар;
• низкое гидравлическое сопротивление;
• сбоку в корпусе предусмотрен винт для разборки и настройки оси затвора;
• гравитационная версия без пружины может нормально работать только в горизонтальном положении.

Подробно конструкция и принцип работы поворотного клапана показан на видео:

Клапаны тарельчатого типа

Принцип работы тарельчатого обратного клапана понятен по его конструкции, изображенной на чертеже:

1. Внутри цилиндрического латунного корпуса сделана площадка с круглым отверстием – седло.
2. С другой стороны детали выполнена перегородка, имеющая отверстие в центре.
3. В отверстие перегородки вставлен шток с тарельчатым затвором на конце, оснащенным уплотнителем.
4. Между перегородкой и «тарелкой» установлена пружина, прижимающая диск к седлу.

Вода, текущая в правильном направлении, преодолевает силу упругости пружины, открывает затвор и двигается дальше. В обратную сторону течение невозможно – проток моментально закрывается. Какие свойства обратного клапана важны для систем отопления:

• способность функционировать при любой ориентации корпуса в пространстве;
• рабочее давление – не менее 10 Бар, диаметры DN15 — DN100 (внутренний);
• тип соединения – муфтовое (внутренняя трубная резьба);
• пружинный запор создает повышенное гидравлическое сопротивление потоку жидкости;
• уплотнение теряет герметичность в случае попадания твердых частиц, например, песка.

В инженерных сетях частных домов и квартир применяются клапаны с муфтовым присоединением

Справка. Существуют более компактные версии обратных пружинных клапанов, устанавливаемых между фланцами. Уменьшение габаритов бывает полезным при монтаже обвязки котлов в условиях ограниченного пространства топочной.

Тарельчатые запоры также применяются в сетях водоснабжения, например, совместно с погружными насосами. Клапан не позволяет воде из трубопроводов стекать обратно в колодец либо скважину.

Шаровые затворы

Это обратный клапан простейшей конструкции, работающий по следующему принципу:

1. Внутри цилиндрического латунного корпуса помещен шарик, сделанный из резины, реже — алюминия.
2. Выскочить наружу шарику не позволяют 2 перегородки с отверстиями, сделанные по краям.
3. Поток теплоносителя придавливает резиновый шар к перегородке с ребрами. Эти выступы образуют зазор, куда свободно проходит поток воды.
4. Если теплоноситель двинется в обратную сторону, шарик прижмется ко второй перемычке – седлу. Поскольку ребра отсутствуют, тело шарика полностью закроет проходное отверстие.

Плюсы шарового обратного клапана – низкая цена, малое гидравлическое сопротивление и работа без всяких пружин в любом положении, хотя предпочтительнее вертикальное. Недостаток – потеря герметичности при повышении давления до 6—7 Бар, чего не случается в индивидуальных отопительных сетях.

Справка. Шариковые фекальные клапаны, действующие по аналогичному принципу, широко применяются в системах канализации. Назначение – предотвратить движение нечистот обратно к сантехническим приборам.

Чтобы ближе познакомиться с шариковым затвором, смотрите следующее видео: