Как работает клапан: Обратный клапан. Виды и принцип работы затвора

Обратный клапан. Виды и принцип работы затвора

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.

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.

Виды обратных клапанов

По внутреннему устройству и назначению обратные клапаны для воды подразделяются на следующие виды — клапан межфланцевый, пружинный дисковый и двухстворчатый.

Пружинный

Это самая компактная конструкция среди всех видов.

У пружинного дискового клапана затвором служит диск (пластина) с прижимным элементом – пружиной. В рабочем состоянии диск под давлением воды отжимается, обеспечивая свободный проток. При понижении давления пружина прижимает диск к седлу, перекрывая проточное отверстие.

Диапазон размеров обратного клапана 15 – 200 мм.

Двустворчатый

В сложных гидросистемах при остановке насоса может произойти гидроудар, который способен нанести повреждения системе. В таких системах применяются двухстворчатые клапаны: в больших и сложных системах – с амортизаторами для смягчения гидроударов.

В них запорный диск под действием потока воды складывается пополам.

Обратный поток возвращает диск в исходное состояние, прижимая его к седлу. Диапазон размеров 50 мм – 700 мм, еще больше, чем у пружинных дисковых клапанов.

Межфланцевый

Основными преимуществами межфланцевых обратных клапанов являются меньшие размеры и малый вес. В их конструкции отсутствуют фланцы для крепления к трубопроводу. За счет этого вес снижается в 5 раз, а общая длина в 6-8 раз по сравнению со стандартными обратными клапанами данного проходного диаметра.

Достоинства: простота монтажа, эксплуатации, возможность устанавливать кроме горизонтальных участков трубопровода, также на наклонные и вертикальные. Недостаток – необходим полный демонтаж при ремонте клапана.

Клапан обратный поворотный или лепестковый

В данной конструкции запорным элементом является золотник – «захлопка». Ось поворота «захлопки» находится выше проходного отверстия. Под действием напора «захлопка» откидывается и не препятствует прохождению воды. При понижении давления ниже допустимого золотник падает и захлопывает проходной канал.

В обратных клапанах большого диаметра происходит сильный удар золотника о седло, что приводит к быстрому выходу конструкции из строя.

При дальнейшей эксплуатации это провоцирует возникновение гидравлического удара при срабатывании обратного клапана. Поэтому поворотные обратные клапаны разбиваются на две группы: Простые – клапаны с диаметром до 400 мм. Их применяют в системах, где ударные явления не могут серьезно повлиять на работу гидросистемы и самого клапана.

Безударные – клапаны с устройствами, обеспечивающими плавную и мягкую посадку золотника на седло.

Преимуществом поворотных клапанов является способность обеспечивать работу в системах больших размеров и невысокая чувствительность к загрязнению среды. Недостаток – необходимость применения демпфера в клапанах большого диаметра.

Обратный шаровый

Принцип работы обратного шарового клапана аналогичен принципу действия межфланцевого пружинного дискового клапана. Запорным элементом в нем является шар с пружиной, прижимающей его к седлу. Шаровые обратные клапаны применяют в системах с трубами небольшого диаметра, чаще всего в сантехнике.

Клапан обратный шаровый проигрывает пружинному дисковому клапану в габаритах.

Обратный подъемный

В обратном подъемном клапане запорным элементом является подъемный золотник. Под действием давления воды золотник поднимается, пропуская поток. При падении давления золотник опускается на седло, препятствуя обратному ходу потока.

Такие клапаны устанавливаются только на горизонтальных участках трубопроводов. Обязательное условие – вертикальное расположение оси клапана.

Преимущество обратного подъемного клапана – возможность ремонта без демонтажа всего клапана. Недостаток – высокая чувствительность к загрязненности среды.

Клапаны подразделяются на четыре группы по способу крепления.

Крепление под приварку. Обратный клапан крепится к трубопроводу сваркой. Применяется при работе в агрессивных средах.

Фланцевое крепление. Обратный клапан соединяется с трубопроводом через фланцы с уплотнением.

Муфтовое крепление. Обратный клапан крепится к трубопроводу через резьбовую муфту. Применяется в системах небольшого диаметра.

Межфланцевое крепление. Обратный клапан не имеет своего крепежного узла. Зажимается между фланцами трубопровода. Применяется на участках с ограничением по габаритам.

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.

Большой выбор обратного клапана от итальянского производителя RSK и Valtec, австрийского HERZ и германской компании Honeywell можно приобрести на сайте компании Акваленд.

Вернуться к списку

Как работает обратный клапан?

1. Главная
2. Информация
3. Статьи
4. Как работает обратный клапан?

Как же понять принципы работы обратного клапана? Все просто: поток воды, проходящий под механизмом, протекает через седло клапана и поднимает последний.

При движении же в обратную сторону поток прижимает клапан к отверстию, проход воды получается перекрыт и поэтому в обратном направление движение воды уже невозможно.

Обратные клапаны в зависимости от конструкции, а также с учетом сферы применения подразделяются на различные виды, соответственно, и в принципах работы у каждого есть свои нюансы.

Выделяют следующие разновидности клапанов:

• подъемные;
• поворотные;
• двухстворчатые;
• шаровые;
• дисковые.

Рассмотрим поподробнее специфику их работы.

Подъемный клапан

Подъемные клапаны, как правило, используются в сетях теплоснабжения. Изготавливаются они обычно из стали или чугуна. Данные металлы обеспечивают надежность и прочность конструкции, неприхотливость к качеству носителя, хорошую герметичность, но в то же время и большую массу изделия. Принципы работы подъемного клапана следующие: затвор, являясь запорным органом, вследствие посадки в седло перекрывает рабочую среду. Когда рабочая среда проходит под запорный орган, он открывается и пропускает поток, когда происходит движение в противоположную сторону, запорный орган прижимается к седлу, блокируя при этом выход рабочей среды.

Поворотный клапан

Область использования поворотного клапана – горячее водоснабжение, а также системы отопления. Поворотные клапаны по способу соединения подразделяются на:

• муфтовые (сделаны из чугуна или латуни, значительным их преимуществом является то, что при их использовании происходит значительно меньшая потеря напора по сравнению, например, с дисковыми клапанами),
• фланцевые (обладают большим весом и размерами, имеют более высокую стоимость),
• межфланцевые (являются более дешевым вариантом, имеют небольшие размеры, но потеря напора при их использовании гораздо больше чем у фланцевых).

Запорным органом у поворотного клапана является диск, закрепленный на оси, вне сечения. Поворотные краны пользуется большим спросом при их использовании с трубами, чей диаметр больше 5 см.

Двухстворчатый клапан.

Преимуществами двухстворчатых клапанов являются компактные габариты и невысокая цена изделия. Тем не менее, такие клапаны очень капризны к качеству передаваемого вещества, а также при его использовании сталкиваешься с проблемой значительной потери напора. Запорным органом в таком клапане являются две створки, расположенные на оси, которая регулирует силу сопротивления.

Шаровой клапан.

Такая арматура часто используется в канализационных сетях, поскольку там нужна хорошая пропускная способность. У шарового клапана внушительные габариты, вес, соответственно и более высокая стоимость. Запорным органом в такой арматуре выступает шаровой золотник. Изготавливается последний из резины или полимера. Под воздействием веса золотника происходит блокирование потока.

Дисковый клапан.

Плюсами таких клапанов также являются незначительные габариты и вес, удобство при монтаже благодаря пружинной конструкции, минусами — опять же большие потери напора. Дисковые клапаны обычно применяются на трубах диаметром менее 5 см. Как видно из названия, в данном виде клапана запорным органом выступает диск, находящийся поперек оси и движущийся вдоль неё.

Для различных разновидностей клапанов свойственны свои особенности открытия и закрытия, но для всех характерна одинаковая суть работы. Что важно, при установке правильно подберите обратную арматуру и инсталлируйте её в свою систему согласно всем требованиям и характеристикам.

Как работают клапаны | Типы клапанов

Как работают клапаны | Типы клапанов — Объясните это

Вы здесь: Домашняя страница > Инжиниринг > Клапаны

• Дом
• индекс А-Я
• Случайная статья
• Хронология
• Учебное пособие
• О нас
• Конфиденциальность и файлы cookie

Реклама

Криса Вудфорда. Последнее обновление: 29 ноября 2020 г.

Какой самый любимый вид транспорта в мире? Машина? велосипед? Реактивный самолет? Если бы мне пришлось рискнуть предположить, я бы не выбрал ни одного из этих вещей. Вместо этого я бы выбрал скромный конвейер. Ты мог бы не замечаю трубы, но они транспортируют огромное количество жидкости (жидкости и газа) по всему миру тихо и эффективно, изо дня в день выходной. Для эффективной работы трубам нужен способ регулирования через них может проходить жидкость; им также нужен способ переключения стекать полностью. это работа клапаны делать: клапана похожи механические выключатели, которые могут включать и выключать трубы, поднимать или опускать их количество жидкости, протекающей через них. Давайте подробнее рассмотрим как они работают!

Фото: Этот запорный клапан управляется вручную: вы открываете и закрываете его, поворачивая колесо. Колесо, подобное этому, облегчает открытие клапана, потому что оно увеличивает усилие, которое вы прикладываете к ободу. производят большую и более полезную силу в центре. Если вы не уверены, почему, взгляните на нашу статью об инструментах и ​​машинах. Фото Брайана Слоана любезно предоставлено

Содержание

1. Что такое клапаны?
2. Как изготавливаются клапаны?
3. Типы клапанов
4. Как работают предохранительные клапаны?
5. Узнать больше

Что такое клапаны?

Фото: Клапаны бывают всех размеров. Некоторые из них крошечные, как этот тарельчатый клапан, который скользит вверх и вниз по верхней части бутылки с напитками, чтобы впускать и выливать воду, когда вы тянете или толкаете его зубами.

Клапан представляет собой механическое устройство, перекрывающее либо полностью изменить количество жидкости, проходящей через него. Когда вы включаете кран (кран), чтобы почистить зубы, вы открываете клапан, который позволяет воде под давлением выходить из трубы. Сходным образом, когда вы спускаете воду в унитазе, вы открываете два клапана: один (сифон) пропускает воду чтобы сбежать, чтобы опорожнить поддон и еще один (называемый шаровым краном или шаровой кран), который пропускает больше воды в резервуар, готовый к следующему румянец.

Клапаны регулируют как газы, так и жидкости. Если у вас включена газовая плита (плита) В вашей плите органы управления, которые включают или выключают газ, представляют собой клапаны. Когда вы увеличиваете температуру, вы открываете клапан, который позволяет большему количеству газ поступает по трубе. Больше газа горит большим пламенем так вы получите больше тепла.

Клапаны практически гарантированно есть в любой машине, использующей жидкости или газы. В вашей стиральной машине есть клапан, который поворачивается подача воды включается или выключается каждый раз, когда барабан ополаскивается. Есть также клапаны в цилиндрах двигателя вашего автомобиля, открытие и закрытие несколько раз в секунду впустить воздух и топливо и дать сгоревшим выхлопные газы для выхода.

Клапаны используются не только в машинах. У твоего тела есть красивые важные клапаны внутри вашего сердца, которые позволяют ему перекачивать кровь в ваши легкие (где он поглощает кислород), а затем по всему телу.

Фото: Клапаны большие и малые. 1) Этот дроссельный клапан диаметром 7,3 м (24 фута) из аэродинамической трубы затмевает человека, стоящего рядом с ним! Фото любезно предоставлено НАСА на сайте Commons. 2) Этот гораздо меньший дроссельный клапан работает точно так же, открываясь в центре, чтобы пропустить воздух через трубу. Фото предоставлено Исследовательским центром Гленна НАСА (NASA-GRC).

Рекламные ссылки

Как изготавливаются клапаны?

Фото Перекрытие воды запорным клапаном. Поворот этого рычага на девяносто градусов закрывает шаровой кран в середине трубы, перекрывая протекающую через нее воду. В большинстве домов есть такие клапаны на входе холодной воды и на трубах, ведущих в резервуары для воды и выходящих из них. Запорные клапаны очень полезны во время чрезвычайной ситуации (например, при прорыве водопроводной трубы) или для проведения планового технического обслуживания. Как только клапан закрыт, вы можете безопасно выполнять ремонт без выливания всей жидкости.

Клапаны обычно изготавливаются из металла или пластмассы и имеют несколько различные части. Внешняя часть называется седлом и часто имеет цельнометаллический внешний корпус и мягкое внутреннее резиновое или пластиковое уплотнение, поэтому клапан делает закрытие абсолютно герметичным. Внутренняя часть клапан, который открывается и закрывается, называется корпус и вписывается в седло, когда клапан закрыт. Также существует некоторая форма механизм для открытия и закрытия клапана — либо ручной рычаг, либо колесо (как в кране или запорном кране) или автоматический механизм (как в в автомобильном или паровом двигателе).

Для клапанов, которые отключены, часто крайне важно не допустить абсолютной утечки жидкость или газ по трубе, чтобы избежать несчастных случаев, взрывов, загрязнения или потери ценных химических веществ (даже капающий кран может быть дорогим, если у вас вода по счетчику). Вот почему уплотнение на клапане должно быть абсолютно надежным, а закрытый клапан должен быть плотно закрыт. Отключение потока жидкости или газа под высоким давлением путем его перекрытия с клапаном — физически тяжелая работа: иными словами, нужно приложить много силы, чтобы сделай это. Вот почему некоторые клапаны управляются рычагами (например, тот, что изображен здесь, но некоторые могут быть намного длиннее, чтобы дать вам больше силы поворота) или большие колеса (как на верхнем фото в этой статье). Если действительно большие клапаны требуют слишком большой силы для подачи человеком, они приводятся в действие гидроцилиндрами.

Правильный выбор материала

Не все клапаны большие, мощные, промышленно прочные, изготовленные из металла. Внимательно осмотрите контейнеры для пищевых продуктов на своей кухне, и вы обнаружите у многих есть клапаны. Бутылки с водой (например, та, что я изобразил выше) часто имеют тарельчатые клапаны вместо клапанов. винтовые колпачки. Крышка банки с едой, которую я сфотографировал ниже, является еще одним действительно оригинальным примером клапана, сделанного из упругий эластомер (на практике эластичный, синтетический, силиконовый каучук). Он запечатывает банку для раздачи еды, которая обычно стоит вверх дном, поэтому теоретически еда может просто вылиться на стол внизу! Этот хитроумный клапан останавливает его. В резиновом материале есть четыре прорези, чтобы пропускать пищу, но он также довольно твердый, поэтому открывается только тогда, когда вы сжимаете банку. Давление, которое вы оказываете при сжатии, проталкивает пищу через четыре прорези, которые открываются. Когда вы сбросите давление, эластичность клапана заставляет прорези снова опускаться вниз, и банка снова закрывается. Это так просто и обыденно что вы, вероятно, никогда этого не замечали, но это гениальная инженерная разработка, основанная на очень тщательном подбор именно подходящего материала.

Фото: Эластомерный пищевой клапан. Слева: вид снизу на закрытый клапан. Посередине: вид сверху на тот же герметичный клапан. Справа: взгляд сверху с поднятым пальцем, чтобы показать, как работает механизм самоуплотняющейся щели. (Если вам интересно, я полагаю, что это щелевой клапан SimpliSqueeze® производства Aptar, и вы можете прочитать все технические детали того, как это работает в их US10287066B2: Раздаточный клапан. )

И выбор материалов для клапанов — это не просто вопрос о том, как они будут функционировать в течение срока службы, но и что с ними происходит после этого. Например, при упаковке пищевых продуктов переработка становится все более важным фактором. Возьмите маленькие клапаны, которые вы найдете на кофейных пакетах. После того, как кофе обжарен и расфасован по пакетам, он может лежать на полке магазина до года, в течение которого он продолжает выделять углекислый газ. Без клапана на пакете он может раздуться и потенциально лопнуть в магазине (или на вашей кухне), разбрасывая кофе повсюду. Итак, на кофейных пакетах есть эти оригинальные односторонние «дегазационные» клапаны, сделанные из мембран, которые открываются, когда внутри повышается давление. Вот почему вы можете «проснуться и почувствовать запах кофе», фактически не открывая пакет. Когда воздух пытается проникнуть снаружи, он сплющивает мембрану и плотно запечатывает мешок. Пока все хорошо, но как насчет переработки? Если вы начнете ставить на пакеты сложные пластиковые клапаны, сумки гораздо труднее перерабатывать. Каков ответ? В настоящее время производители изготавливают кофейные пакеты и клапаны полностью из компостируемые биопластики для устранения проблемы утилизации отходов.

Фото: Принцип работы кофейных клапанов. Верхний ряд: Слева: типичный клапан на внутренней стороне пакетика с кофе. В центре: этот компостируемый клапан из биопластика (производства швейцарской компании Wipf) имеет фиксированное внешнее седло (черное) и внутренний корпус (красный) с газовым клапаном. Справа: разберите его, и вы обнаружите, что внутри него тоже есть пластиковая мембрана. (синий). На рисунке ниже показано, как эти три части работают вместе. Мембрана изгибается, позволяя CO2 выходит наружу, а затем сглаживается, чтобы предотвратить попадание воздуха и водяного пара.

Типы клапанов

Иллюстрация: восемь распространенных типов клапанов, значительно упрощенных. Цветовой ключ: серая часть — это труба, по которой течет жидкость; красная часть – клапан и его ручка или регулятор; синие стрелки показывают, как клапан движется или поворачивается; а желтая линия показывает, в каком направлении движется жидкость, когда клапан открыт.

Различные типы клапанов имеют разные названия. наиболее распространенными являются бабочка, кран или пробка, ворота, глобус, игла, тарелка и катушка:

• Шар : Полая сфера (шар) плотно сидит в шаровом кране. внутри трубы, полностью блокируя поток жидкости. Когда вы поворачиваете ручку, она заставляет шар поворачиваться на девяносто градусов, позволяя жидкости течь через его середину.
• Дроссельная заслонка : Дроссельная заслонка представляет собой диск, который находится в середина трубы и поворачивается вбок (для впуска жидкости) или вертикально (чтобы полностью перекрыть поток).
• Кран или пробка : В кране или пробке поток блокируется конусообразной заглушкой, которая отодвигается при повороте колеса или ручка.
• Задвижка или шлюз : Задвижки открывают и закрывают трубы опуская через них металлические ворота. Большинство клапанов этого типа быть полностью открытым или полностью закрытым и не может работают должным образом, когда они открыты только наполовину. В водопроводных трубах используются такие клапаны.
• Глобус : Водопроводные краны (краны) являются примерами глобуса клапаны. Когда вы поворачиваете ручку, вы закручиваете клапан вверх или вниз, и это позволяет воде под давлением течь вверх по трубе и выходить через носик ниже. В отличие от затвора или шлюза, такой клапан можно настроить так, чтобы через него проходило больше или меньше жидкости.
• Игла : Игольчатый клапан использует длинную скользящую иглу для точно регулировать поток жидкости в машинах, таких как карбюраторы автомобильных двигателей и системы центрального отопления.
• Тарельчатый клапан : Клапаны в цилиндрах автомобильных двигателей представляют собой тарельчатые клапаны. Этот Тип клапана похож на крышку, сидящую на верхней части трубы. Время от времени крышка поднимается, чтобы выпустить или впустить жидкость или газ.
• Золотник : Золотниковые клапаны регулируют поток жидкости в гидравлические системы. Подобные клапаны скользят назад и вперед, чтобы сделать поток жидкости в том или ином направлении по контуру трубы.

Как работают предохранительные клапаны?

Клапаны часто используются для хранения опасных жидкостей или газов, например, токсичных химикатов, горючей нефти, пара высокого давления, или сжатый воздух — ни в коем случае нельзя допускать утечки. по идее клапан должен быть совершенно безопасным и после закрытия не должен пропускать жидкость или газ. На практике это не совсем так. Иногда лучше, чтобы клапан вышел из строя намеренно, чтобы защитить какую-то другую часть системы или машины. Например, если у вас есть паровой двигатель, работающий от водяного котла, в котором пар накапливается, но давление внезапно становится слишком высоким, вам нужен клапан, который можно открыть, дать пару выйти и безопасно сбросить давление до того, как все кончится. котел катастрофически взрывается. Клапаны, которые работают таким образом, называются предохранительными клапанами. Они предназначены для автоматического открытия, когда жидкость или газ, которые они содержат, достигают определенного давления (хотя многие системы и машины имеют предохранительные клапаны, которые можно открыть вручную для той же цели).

Работа: Пример предохранительного клапана в обычном кране горячей воды.

В обычном кране вы поворачиваете оранжевую ручку вверху по часовой стрелке или против часовой стрелки, чтобы поднять или опустить клапан. Это позволяет воде течь слева направо по горизонтальной трубе, вокруг изгиба (через щель, где был клапан) и выходить через вертикальную трубу справа.

Вы можете повернуть ручку на разную величину, чтобы открыть клапан на разную высоту, пропуская разное количество воды.

В этой конструкции Пола Вессона, запатентованной в 1923 году, внизу есть дополнительный предохранительный клапан зеленого цвета. Он имеет коническую форму и обычно плотно удерживается на месте желтой пружиной, обвитой вокруг него. Однако, если давление воды становится слишком большим, она давит на конус, открывает клапан, и вода уходит вниз, сбрасывая давление.

Изображение из патента США: 1,449,472: Предохранительный кран Пола Б. Вессона и компании Hampden Brass, любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

Подробнее

На этом сайте

• Оси и колеса
• Твердые вещества, жидкости и газы
• Шестерни
• Гидравлика
• Пневматика
• Инструменты и простые механизмы

Книги

• Справочник по клапанам, автор Филип Л. Скоузен. McGraw-Hill Education, 2011 г. Подробное руководство по различным типам клапанов, их выбору, размерам и проблемам, которые могут возникнуть при их использовании.
• Справочник по клапанам и приводам Брайана Несбитта. Баттерворт-Хайнеманн, 2007/2011. Практическое руководство по выбору и использованию клапанов, включая руководство покупателя.
Справочник по клапанам, трубопроводам и трубопроводам
• Т. Кристофера Дикенсона. Elsevier, 1999. Подробный технический справочник. Много информации о различных типах клапанов и о том, как выбрать клапаны для конкретного применения.

Статьи

• Создание лучшего клапана. Джина Колата. Нью-Йорк Таймс. 20 июня 2015 г. Новый тип операции на сердечном клапане (транскатетерная замена аортального клапана) снижает риск хирургического вмешательства для пациентов.
• Британец получает искусственное пластиковое сердце: NHS Choices, 3 августа 2011 г. Описывает структуру искусственного сердца, в котором используются пластиковые клапаны.
• Предохранительные клапаны снижают риск ожогов: BBC News, 5 сентября 2005 г. Отчет о разработке термостатических клапанов для кранов для защиты пожилых людей.

Патенты

Патенты дают глубокое понимание технических тонкостей того, как все работает на самом деле. Существуют тысячи различных типов клапанов; вот небольшой и довольно случайный выбор для начала:

• US3425439: Клапан-бабочка Дона В. Даффи. Duriron Co. Inc., 4 февраля 1969 г.
• US3394915: Шаровой кран с кольцевым уплотнением производства Жана Гашо. Duriron Co. Inc., 4 февраля 1969 г.
• US20030159737A1: Шаровой клапан большой пропускной способности, разработанный Джеймсом Старесом. ООО «Дрессер», 30 августа 2005 г.
• US20030159737A1: Тарельчатый клапан и способ его изготовления Чарльза Питера де Клера. Colder Products Co., 16 марта 2004 г.
.
• US10287066B2: Раздаточный клапан Джейсона Хаттона и др., AsparGroup. 14 мая 2019 г.. Техническое описание желтого самоуплотняющегося пищевого клапана, сфотографированного выше.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие веб-сайты.

Статьи с этого веб-сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных произведений без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и/или нарушение смежных прав может повлечь за собой серьезные гражданские или уголовные санкции.

Авторские права на текст © Chris Woodford 2008, 2020. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условия использования.

SimpliSqueeze является зарегистрированным товарным знаком AptarGroup, Inc.

Подпишитесь на нас

Оцените эту страницу

Пожалуйста, оцените эту страницу или оставьте отзыв, и я сделаю пожертвование WaterAid.

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее или рассказать о ней своим друзьям:

Цитировать эту страницу

Вудфорд, Крис. (2008/2020) Клапаны. Получено с https://www.explainthatstuff.com/valves.html. [Доступ (вставьте дату здесь)]

Подробнее на нашем веб-сайте…

• Связь
• Компьютеры
• Электричество и электроника
• Энергия
• Машиностроение
• Окружающая среда


• Гаджеты
• Домашняя жизнь
• Материалы
• Наука
• Инструменты и инструменты
• Транспорт

↑ Вернуться к началу

Обратный клапан

— Принцип работы

Рисунок 1. Обратный клапан

Обратный клапан, также называемый односторонним клапаном, представляет собой устройство, позволяющее потоку жидкости двигаться только в одном направлении. Основное назначение обратного клапана — предотвратить обратный поток в системе. Обратные клапаны — это дешевое, эффективное и простое решение потенциальной проблемы. Обратный поток может вызвать проблемы, если поток загрязнен и, следовательно, загрязняет среду выше по потоку. Например, канализационная линия будет иметь обратный клапан, чтобы гарантировать, что отходы могут уйти, но не вернуться в систему, из которой они произошли. На рис. 1 показан пример обратного клапана.

Существуют различные размеры, конструкции и материалы, чтобы обеспечить наличие обратного клапана для любого применения. Обычно используются двухходовые обратные клапаны. Обратные клапаны с вентиляционными отверстиями используются в качестве трехходовых обратных клапанов для защиты поступающей воды от загрязнения, вызванного обратным потоком. Атмосферный клапан позволяет сбрасывать очищенную воду в существующую канализацию. Стрелка на его крышке указывает направление потока обратного клапана.

Содержание

• Как работает обратный клапан?
• Тип обратного клапана
• Двойные обратные клапаны и двойные обратные клапаны
• Материалы обратного клапана
• Критерии выбора
• приложений
• Символы обратного клапана
• Часто задаваемые вопросы

• латунные обратные клапаны

• обратные клапаны из нержавеющей стали

• обратные клапаны из ПВХ

 

Как работает обратный клапан?

Давление срабатывания

Обратному клапану требуется минимальное давление на входе (перепад давления между входом и выходом), чтобы открыть клапан и пропустить среду через него. Это минимальное давление перед клапаном, при котором открывается клапан, называется давлением срабатывания обратного клапана. Удельное давление срабатывания изменяется в зависимости от конструкции и размера клапана, поэтому убедитесь, что давление в системе может создать давление срабатывания выбранного обратного клапана (клапанов). ).

Закрытие

Если давление на входе падает ниже давления открытия или возникает противодавление (поток пытается перейти от выхода к входу), обратный клапан закрывается. Как правило, обратные клапаны имеют затвор, шар, диафрагму или диск, которые прижимаются к уплотнению, чтобы закрыть обратный клапан. Гравитация или пружина могут помочь процессу закрытия. Когда входное давление падает ниже давления срабатывания или возникает противодавление, клапан закрывается под действием силы тяжести, пружины и/или за счет противодавления.

Ориентация при установке

Так как обратный клапан пропускает поток только в одном направлении, очень важно знать правильную ориентацию при установке. Как правило, стрелка на корпусе клапана указывает направление потока. Если стрелки нет, осмотрите клапан, чтобы убедиться, что он установлен в предполагаемом направлении потока. Если клапан установлен задом наперёд, среда не сможет проходить через систему, а возникающее в результате повышение давления может привести к её повреждению.

Нормально открытые и нормально закрытые обратные клапаны

Нормально открытый обратный клапан позволяет среде свободно течь, но перекрывает поток в случае обратного потока. Нормально закрытый обратный клапан предотвращает протекание среды через него до тех пор, пока не нарастает давление срабатывания, после чего клапан открывается.

Типы обратных клапанов

Обратные клапаны работают по-разному в зависимости от их конструкции. Наиболее распространенным обратным клапаном является подпружиненный встроенный обратный клапан; однако мы обсудим несколько типов ниже.

Подпружиненный линейный обратный клапан

Проходные подпружиненные обратные клапаны распространены, просты в понимании и имеют простую конструкцию. На рис. 2 показан подпружиненный линейный обратный клапан в открытом и закрытом положениях. Стрелки указывают направление потока. Когда поток входит во входной порт клапана, он должен иметь достаточное давление (силу), чтобы преодолеть давление открытия и усилие пружины. Давление толкает диск, открывая отверстие и позволяя потоку проходить через клапан. Когда входное давление становится недостаточно высоким или противодавление достаточно, противодавление и пружина прижимают диск к отверстию и запирают клапан. Пружина, наряду с коротким ходом диска, обеспечивает быстрое время реакции на закрытие. Такая конструкция клапана также предотвращает скачки давления в магистрали, предотвращая гидравлический удар.

Обычные типы подпружиненных встроенных обратных клапанов также называются «сопловыми обратными клапанами», «тарельчатыми обратными клапанами», «осевыми обратными клапанами», «перепускными обратными клапанами», «бесшумными» или «тихими» обратными клапанами, или «обратные клапаны против гидравлического удара» Они могут быть установлены в вертикальном или горизонтальном положении. Однако, поскольку они соответствуют системе, они должны быть полностью удалены с линии для проверки и/или обслуживания. Обратный клапан с двумя пластинами имеет две подпружиненные пластины, установленные на центральном штифте. Такая конструкция эффективно предотвращает захлопывание и гидравлический удар.

Рис. 2: Подпружиненный линейный обратный клапан открыт (слева) и закрыт (справа). Рабочими элементами являются корпус клапана (А), диск (В), пружина (С) и направляющая (D).

Подпружиненный Y-образный обратный клапан

Подпружиненный Y-образный обратный клапан работает аналогично линейным подпружиненным обратным клапанам. Отличие в том, что пружина и подвижный диск расположены под углом. Это создает форму «y», отсюда и название клапана. Он работает так же, как линейный клапан, но поскольку подвижные компоненты расположены под углом, их можно осматривать и обслуживать, когда клапан подключен к системе. Эти клапаны больше по размеру и занимают больше места в системе.

Рис. 3: Y-образный обратный клапан

Шаровой обратный клапан

В шаровом обратном клапане используется свободно плавающий или подпружиненный шар, который опирается на седло уплотнения для закрытия отверстия. Уплотнительное седло обычно имеет коническую форму, чтобы направить шар в седло и создать надежное уплотнение, тем самым останавливая обратный поток. Когда давление жидкости на входе превышает давление срабатывания, шар смещается со своего места, что обеспечивает поток. Когда входное давление не превышает давления открытия или есть противодавление, шар закроется под действием противодавления или пружины, эффективно закрывая отверстие. Шаровые обратные клапаны True Union позволяют легко снимать и заменять шары, устраняя необходимость покупать новый клапан. Прочтите нашу статью о шаровых обратных клапанах для получения дополнительной информации.

Рис. 4: Подпружиненный шаровой обратный клапан в открытом положении, пропускающем поток (A), и в закрытом положении, предотвращающем обратный поток (B)

Мембранный обратный клапан давление на входе увеличивается.

На рис. 5 (слева) показан нормально открытый мембранный обратный клапан с «минимальным» давлением на входе, которое позволяет среде проходить через него. По мере увеличения давления на входе диафрагма изгибается и открывается, позволяя большему потоку, как показано на рис. 5 (в центре). Если возникает обратное давление (или это нормально закрытый обратный клапан с диафрагмой), диафрагма будет прижата к отверстию и запечатает его, чтобы предотвратить обратный поток, как показано на рисунке 5 (справа). Мембранные обратные клапаны идеально подходят для систем низкого давления или вакуума.

Рис. 5: Мембранный обратный клапан нормально открыт (слева), открыт под давлением на входе (посередине) и закрыт под давлением обратного потока (справа).

Подъемный обратный клапан

Подъемный обратный клапан состоит из направляющего диска, который приподнимается (поднимается) над седлом клапана для обеспечения потока среды. Для преодоления силы тяжести и/или сопротивления пружины требуется давление разрыва. Направляющая удерживает диск на вертикальной линии для повторной установки с правильным выравниванием и уплотнением.

Чаще всего подъемные обратные клапаны заставляют среду делать 9Поворот на 0 градусов, как показано на рис. 6. Если нет пружины, помогающей закрыть, важно учитывать монтажную ориентацию, чтобы гарантировать, что диск закрывается под действием силы тяжести.

Рисунок 6: Подъемный обратный клапан в открытом положении (слева) и закрытом положении (справа)

Поворотный обратный клапан

Поворотные обратные клапаны называются обратными клапанами с откидным диском или откидным клапаном. У них есть диск на шарнире (или цапфе), который открывается под давлением на входе. Диск закрывается при уменьшении входного давления или наличии обратного потока. Если нет пружины, помогающей закрыть, важно учитывать монтажную ориентацию, чтобы гарантировать, что диск закрывается под действием силы тяжести. Двойной диск или обратный клапан с двойной дверью имеет центральный диск, который разделен на две полукруглые двери, которые функционируют независимо, шарнирно закреплены на центральной точке поворота. На рис. 7 показан пример поворотного обратного клапана. Прочтите нашу статью о поворотных обратных клапанах для получения дополнительной информации.

Рисунок 7: Поворотный обратный клапан. Крышка с болтовым креплением (A), шарнир или цапфа (B), корпус клапана (C), диск (D), уплотнение (E)

Запорный обратный клапан

Запорный обратный клапан обычно представляет собой подпружиненный Y-образный обратный клапан или подъемный обратный клапан с функцией ручного управления. Это позволяет клапану функционировать как обычный обратный клапан и предотвращать обратный поток. Для поддержания клапана в открытом или закрытом состоянии можно использовать внешний механизм. Таким образом, запорный обратный клапан может работать как два клапана в одном: клапан регулирования потока и клапан предотвращения обратного потока. Они широко используются в электростанциях, циркуляционных котлах, парогенераторах, охлаждении турбин и системах безопасности.

Рисунок 8: Обратный клапан: На ​​рисунке 1 показан клапан, закрытый пружиной. На рисунке 2 давление превышает усилие пружины, заставляя клапан открываться. На рисунке 3 клапан открывается приводом, оставляя клапан открытым. Части клапана включают привод (A), приводной вал и резьбу (B), пружину (C) и диск (D).

Дроссельные или межфланцевые обратные клапаны

Термины дисковый обратный клапан и межфланцевый обратный клапан часто используются взаимозаменяемо. Они состоят из диска в форме бабочки или вафли на шарнире и пружины. Две стороны открываются, когда давление на входе превышает давление открытия, как показано на рисунке 9.. Когда давление на входе уменьшается или возникает обратный поток, пружина шарнира (или противодавление) закрывает диск, эффективно герметизируя его. Этот тип клапана обеспечивает прямолинейный поток среды с минимальными препятствиями. Межфланцевые поворотные обратные клапаны имеют гладкую конструкцию и могут устанавливаться в узких фланцевых пространствах.

Рисунок 9. Дроссельный или межфланцевый обратный клапан

Обратный клапан типа «утконос»

Клапаны типа «утконос» позволяют потоку проходить через мягкую трубку, конец которой имеет естественную уплощенную форму, как показано на рис. 10. Эта уплощенная форма напоминает утиный клюв, отсюда и название клапана. Поток открывает уплощенный конец утконоса, позволяя среде пройти. Когда давление с входной стороны снимается, конец утконоса возвращается в сплющенное состояние, перекрывая поток.

Рисунок 10: Обратный клапан типа «утконос»

Донный клапан

Донный клапан представляет собой обратный клапан в сочетании с сетчатым фильтром на входной стороне. Сетчатый фильтр предотвращает попадание мусора, который может засорить или повредить что-либо ниже по потоку, в обратный клапан. Этот клапан устанавливается в конце участка трубопровода, так как его вход не имеет точки подключения. Обычные типы обратных клапанов, входящие в состав донных клапанов, представляют собой встроенные пружинные или встроенные шаровые обратные клапаны. Обычно они устанавливаются на конце всасывающей линии насоса водяной скважины, топливного бака или любого другого устройства, где всасывающая линия расположена ниже насоса. Их можно использовать для поддержания насоса в рабочем состоянии, предотвращения обратного откачивания жидкости и предотвращения попадания мусора в линию. На рис. 11 показан пример обратного клапана.

Рисунок 11: Донный клапан

Обратный клапан с двумя пластинами

Обратный клапан с двумя пластинами имеет две подпружиненные пластины, установленные на центральном штифте. Такая конструкция эффективно предотвращает захлопывание и гидравлический удар.

Двойные обратные клапаны и двойные обратные клапаны

Двойной обратный клапан

Двойной обратный клапан в сборе состоит из двух обычных обратных клапанов, соединенных последовательно. Двойной обратный клапан имеет две особенности:

• Если один обратный клапан заблокирован в открытом положении, другой клапан берет на себя необходимую функцию.
• Закрытие одного обратного клапана снижает перепад давления на другом клапане, обеспечивая более плотное уплотнение и предотвращая даже незначительные утечки.

Предохранитель обратного потока с двойным обратным клапаном используется для предотвращения обратного давления и обратного сифонирования в таких устройствах, как пожарные спринклеры и полив газонов. Один обратный клапан обычно используется для защиты жидкости категории 2, когда возможны изменения температуры, вкуса или запаха жидкости. Двойной обратный клапан обычно используется для защиты жидкости категории 3, которая включает вещества с низким уровнем токсичности (например, обычные дезинфицирующие средства).

Двойной обратный клапан

Двойной обратный клапан для предотвращения обратного потока подобен двойному обратному клапану. Конфигурация имеет два последовательных подпружиненных обратных клапана и обычно не включает запорные клапаны. Двойной обратный клапан эффективен против обратного сифонирования и обратного давления. Однако он одобрен только для жилых подключений.

Материалы обратного клапана

Латунный обратный клапан

Латунные обратные клапаны отлично подходят для воздуха, воды, масла или топлива. Однако они не устойчивы к морской, очищенной или хлорированной воде. Они менее устойчивы к нагреву и коррозии по сравнению с нержавеющей сталью и обычно используются для приложений с низким давлением.

Обратный клапан из нержавеющей стали

Обратный клапан из нержавеющей стали обладает превосходной устойчивостью к коррозии, нагреву и низким температурам, а также имеет отличные механические свойства. Для приложений, не требующих высокой прочности или сопротивления, нержавеющая сталь обычно не является экономически эффективным решением по сравнению с обратными клапанами из ПВХ или латуни. Межфланцевые обратные клапаны из нержавеющей стали, как правило, представляют собой высококачественные обратные клапаны, используемые для применения в условиях высоких температур и высокого давления.

Обратный клапан из ПВХ (поливинилхлорида)

Пластиковые обратные клапаны, такие как ПВХ или ХПВХ, часто используются в системах орошения и управления водными ресурсами. Они устойчивы к коррозии в большинстве агрессивных сред, таких как морская вода, кислоты, щелочи, растворы хлоридов и органические растворители. Однако они не защищены от ароматических и хлорированных углеводородов и обычно имеют максимальную термостойкость около 60°C.

Клапан обратный полипропиленовый (ПП)

Клапан обратный полипропиленовый применяется для воды, агрессивных сред, жидких пищевых продуктов. Они устойчивы к большинству агрессивных сред, таких как неорганические кислоты, основания и водные растворы, которые быстро разъедают металлы. Однако они не устойчивы к концентрированным кислотам и окислителям и обычно имеют максимальную термостойкость около 80°C.

Чугунные обратные клапаны

Чугунные обратные клапаны обычно используются в качестве высокотемпературных обратных клапанов. Чугун чрезвычайно прочен и невосприимчив к вибрациям. Материал обладает отличной износостойкостью и устойчивостью к температуре. Но чугун по своей природе не пластичен. Следовательно, любой изгиб может привести к тому, что чугунный материал треснет и станет бесполезным. Чугун может работать при более высоких температурах по сравнению с ПВХ, но со временем подвергается коррозии. Эти клапаны находят применение в сахарной и бумажной промышленности, а также в системах масляной смазки.

Критерии выбора

Обратные клапаны имеют следующие критерии, которые следует учитывать при выборе клапана для применения:

1. Совместимость материалов со средой
2. Размер линии для точек подключения
3. Требования к максимальному давлению и давлению открытия
4. Монтажное положение горизонтальное или вертикальное
5. Размеры конверта
6. Потребность в доступности для проверок и ремонта
7. Температура (внешняя и среда)

Области применения

Из-за того, как работают обратные клапаны, они обычно используются по одной из четырех причин в различных приложениях:

• Для защиты оборудования ниже по потоку от повреждения обратным потоком
• Для предотвращения загрязнения из-за обратного потока
• Для предотвращения сифонирования
• Для сохранения вакуумного уплотнения

Благодаря своему назначению они используются практически во всех отраслях промышленности. Они используются на обычных бытовых приборах, таких как посудомоечные машины, стиральные машины и линии сточных вод. В промышленных целях они используются в котлах, печах, газовых системах, насосных установках или вакуумных системах. Они также часто используются в качестве обратных клапанов в аквариумах на линиях подачи воды и CO2. Кроме того, миниатюрный обратный клапан является популярным выбором, когда пространство ограничено, но необходима надежная работа. Два наиболее распространенных применения обратных клапанов — для воды и воздуха, которые более подробно обсуждаются ниже.

Обратные клапаны для воды

Обратные клапаны используются в различных системах водоснабжения, таких как питьевая вода и сточные воды, и называются просто односторонними водяными клапанами. При использовании с питьевой водой они гарантируют, что никакая среда из окружающей среды (выходная сторона клапана) не может попасть в систему с безопасной, чистой питьевой водой и загрязнить ее. При работе со сточными водами они гарантируют, что сточные воды не смогут повторно попасть в систему и вызвать перелив или дополнительное загрязнение. Для перекачки воды часто используется обратный клапан, чтобы предотвратить попадание мусора в линию и поддерживать внутреннее давление для заливки. Клапаны типа «утконос» также можно использовать для сброса воды в водопровод. Обратные клапаны дренажного насоса гарантируют, что сбрасываемая вода не вернется в дренажный насос под действием силы тяжести, когда насос выключен.

Пневматический обратный клапан

Пневматический обратный клапан или воздушный обратный клапан пропускает поток воздуха и предотвращает его выход. Их часто называют просто односторонними воздушными клапанами. Наиболее распространенным применением является воздушный компрессор. Пневматический обратный клапан позволяет компрессору держать одни части под давлением, а другие части разгерметизировать. Они могут быть расположены на воздушном ресивере, выпускной трубе или в качестве поршневого обратного клапана на входе и выходе поршневого компрессора.

Символы обратного клапана

Символы P&ID для обратных клапанов показаны на рисунках 12-13.

Рисунок 12: Различные символы P&ID, используемые для обратных клапанов. Он указывает на ориентацию, что он допускает поток, с вертикальной линией, показывающей, что он не допускает обратного потока.

Рис. 13: Символ обратного клапана с пилотным управлением. Пунктирная линия — это пилотная линия, которая используется для подъема и открытия обратного клапана.

Часто задаваемые вопросы

Что такое обратный клапан?

Обратный клапан — это однонаправленный клапан, который пропускает жидкость в одном направлении, но предотвращает любой поток в противоположном направлении.

Для чего нужен обратный клапан?

Основное назначение обратного клапана в системе — предотвратить обратный поток, который может повредить оборудование или загрязнить среду на входе.

Каковы распространенные проблемы с обратным клапаном?

Распространенными проблемами с обратным клапаном являются шум, гидравлический удар, вибрация, обратный поток, залипание, утечка и износ/повреждение компонентов.