Клапани зворотні

ЗВОРОТНІ КЛАПАНИ

У процесі експлуатації трубопровідних систем (системи опалення, водопостачання, каналізаційні системи, технологічні лінії) завжди є загроза виникнення аварійної ситуації і для того щоб не допустити зворотну течію робочого середовища застосовують зворотні клапана. У багатьох випадках, залежно від конструкції, зворотні клапана виконують функції запобіжної арматури. Основні причини виникнення аварійних ситуацій:

• порушення технологічного процесу;
• корозійний знос трубопроводу і знос в результаті тривалої експлуатації;
• вихід з ладу насосного обладнання; пульсація тиску;
• дефект обладнання або трубопроводу;
• порушення режимів експлуатування обладнання та помилкові дії технічного персоналу;
• руйнування трубопроводу внаслідок стихійних лих (зсуви, повінь та ін.).

Застосовується він також у трубопровідних системах і технологічних лініях в умовах нормальної експлуатації, наприклад, у разі об`єднання напірних ліній декількох насосів в одну. У цьому випадку встановлюються клапана, або декілька клапанів, на кожній лінії для захисту нормально працюючого насоса від тиску.

Зворотний клапан влаштований так, що б пропускати потік робочого середовища тільки в одному напрямку. При зміні напрямку руху робочого потоку, робочий орган клапана повністю перекриває трубопровід, не допускаючи зворотного струму середовища, захищаючи тим самим обладнання від руйнування і оберігаючи навколишню місцевість від забруднення, наприклад, якщо робоче середовище агресивне або токсичне (хімічні речовини, радіаційні стоки, каналізаційні стоки та інше).

В основному зворотні клапана випускаються прохідними, рідше зустрічаються кутові зворотні клапана, в яких змінюється напрямок потоку робочого середовища під кутом 90°. Зворотні клапана можуть бути встановлені як на горизонтальній, так і на вертикальній ділянці трубопроводу, з урахуванням напрямку руху потоку робочого середовища «під клапан» (вказано стрілкою на корпусі). Зворотний клапан є трубопровідною арматурою прямої дії і спрацьовує в автоматичному режимі. Відкриття робочого органу проводиться прямим потоком робочого середовища, а закриття - зворотним. Існує багато видів зворотних клапанів з різними конструктивними особливостями, для експлуатації в широкому діапазоні тисків і температур робочого середовища, різного ступеня герметичності і надійності, різних способах монтажу на трубопровід. За конструктивним виконанням зворотні клапани ділять на підйомні і поворотні.

У конструкції підйомного зворотного клапана тарілка, під дією потоку робочого середовища, що проходить в нормальному напрямку, підніметься над сідлом, роблячи зворотно-поступальний рух. Прохід відкритий, при зворотному русі потоку зверху тарілки, вона опускається вниз і притискається до сідла, перекриваючи трубопровід. Найчастіше тарілка опускається під дією власної ваги, і такі моделі встановлюються тільки на горизонтальній ділянці трубопроводу. Для збільшення герметичності перекриття клапана, між кришкою і хвостовиком встановлюється пружинний механізм, що збільшує зусилля прилягання тарілки до сідла. Такі моделі можуть встановлюватися на похилих і вертикальних ділянках трубопроводу.

Гідравлічний опір клапанів такої конструкції декілька вище звичайних моделей. Застосування демпфувача дозволяє здійснювати плавне відкриття-закриття проходу, уникаючи гідравлічних ударів, не пошкоджуючи поверхні ущільнювачів.

Для захисту системи від можливого попадання і засмоктування сторонніх тіл клапан захищений запобіжною сіткою, утвореною у вигляді порожнього чавунного циліндра, забезпеченого отворами. Такі клапана називаються приймальними. Встановлюються приймальні клапани на кінці всмоктувального трубопроводу перед насосом, наприклад, при заборі води з природного водоймища. Захисна сітка оберігає від можливого попадання в трубопровід і насос гілок, мулу, каменів і інших неприпустимих предметів. Конструктивно підйомні клапана простіше і надійніше за поворотну конструкцію, забезпечують більш високу ступінь герметичності при зворотному струмі робочого середовища. Але їх недоліком є ​​чутливість до забруднень в робочому середовищі. При експлуатації в забрудненому середовищі можливо заїдання затвора, і відповідно не повне перекриття трубопроводу. Тому клапани такої конструкції використовуються на чистому робочому середовищі, без забруднень, в технологічних процесах, в системах опалення та водопостачання, в котельнях.

Конструкція поворотних зворотних клапанів менш чутлива до забруднень в робочому середовищі. Робочий орган клапана (хлопавка) повертається навколо осі, розташованої горизонтально і вище за серцевину сідла. Клапана такої конструкції за способом монтажу до трубопроводу можуть бути муфтові, фланцеві, міжфланцеві (затискаються між двома фланцями на трубопроводі) і під приварення. Широко застосовуються на трубопроводах великого діаметру. Для запобігання руйнівного впливу на трубопровід і обладнання гідравлічного удару, що виникає в процесі різкого закриття хлопавки, на трубопроводах великого діаметру застосовуються обвідні лінії. Для цих же цілей можуть застосовуватися облаштування гідравлічного демпфера, яке пов`язане з віссю перекриваючої тарілки.

Багатодискові зворотні поворотні клапана, що мають замість одного диска, конструкцію з декількох дисків малого діаметру, застосовуються в основному на трубопроводах великого діаметру (наприклад, магістральних). Інерційність такої конструкції значно менше однодискової, оскільки завдяки системі з декількох дисків, вага їх значно менше, ніж вага одного диска великого діаметру. Обвідні лінії, для виключення гідравлічного удару в момент відкриття або закриття клапана, також використовуються. При пульсації тиску в трубопроводі, під дією потоку робочого середовища, диск або система з декількох дисків, знаходяться в постійному русі. Вони робляють постійні коливальні рухи навколо осі, що призводить до передчасного зносу осей і вушок тарілки. При ударі об корпус клапана це може привести до поломки вушок і тарілки.

Розглянуті конструкції зворотних клапанів призначені для горизонтальних трубопроводів. Для вертикальних трубопроводів можуть бути також застосовані як підйомні, так і поворотні зворотні клапани. Коли поворотна тарілка сідає на сідло клапана, запобігаючи зворотному потоку води, автоматично включається перепускний клапан, пов`язаний за допомогою важелів з віссю повороту тарілки. Голковий вентиль служить для встановлення кількості води, необхідного при перепусканні. При підйомі тарілки перепускний клапан автоматично закривається. Перепускання води в цих умовах потрібне для того, щоб запобігти запарюванню насоса при закритому зворотному клапані. Зворотні поворотні безударної дії клапани відрізняються тим, що вісь обертання тарілки не винесені в убік від проходу, а розташована в проході, будучи зміщена в бік від осі. Оскільки в таких клапанах середовище обтікає тарілку, гідравлічний опір клапанів малого проходу має бути більше, ніж клапанів великого проходу, оскільки в останніх відносне перекриття диском площі отвору проходу менше. Поворотні зворотні клапани отримали значно більшого поширення, ніж підйомні.

На трубопроводах, робочим середовищем в яких є каналізаційні стоки, останнім часом широко застосовуються кульові зворотні клапани. Випускаються, як правило, в чавунному корпусі, спосіб приєднання до трубопроводу може бути муфтовими (до Ду 80) і фланцевим (понад Ду 50) як в горизонтальному, так і у вертикальному положенні. Запірним органом є гумовий, полімерний, або чавунна вулканізована куля. Для перекриття трубопроводу використовується тільки сила тяжіння самої кулі. Така конструкція зворотного клапана добре зарекомендувала себе при роботі з густими, важкими, липкими робочими середовищами. Крім того працюють вони практично безшумно, конструкція самоочисна, мають невеликий гідравлічний опір. Недолік таких клапанів: досить великі габарити і вага, дорожча конструкція в порівнянні з клапанами поворотними. Існує різновид зворотних кульових клапанів, в яких куля притискається до сідла за допомогою пружини. Вони застосовуються в основному в сантехніці і випускаються малого діаметру і муфтові.

Ще одним різновидом зворотних клапанів є зворотний підпружинений дисковий затвор. За принципом дії він аналогічний кульовому клапану, але робочим органом служить пластина. Таке конструктивне рішення значно зменшує монтажні розміри і вагу виробу і дозволяє випускати ці моделі в досить великому діаметрі (до Ду 200). Приєднання до трубопровід, в основному, міжфланцеве. Встановлюватися можуть на будь-якій ділянці трубопроводу, як горизонтальному, так і вертикальному. Тертьові поверхні в даній конструкції відсутні, що значно збільшує термін служби виробу, в порівнянні з іншими конструкціями.