Обратный клапан для воды для насоса: назначение и принцип действия

Устройство и принцип действия

Прежде чем заняться подбором автоматических отсечных приборов, следует узнать подробнее, какие они бывают, чем отличаются друг от друга, из каких материалов изготавливаются. Изделие любого типа состоит из практически одинакового набора основных элементов.

Корпус

Может быть выполнен из коррозионностойких материалов: латуни, нержавеющей стали, чугуна или полипропилена. На поверхность наносится стрелка, указывающая направление движения среды, величина давления на которое он рассчитан, в мегапаскалях (МПа), и диаметр в дюймах или миллиметрах.

Запорный орган

Может иметь форму шара, диска, тарелки. В некоторых моделях запорный орган выполнен в виде створок, как диск, разрезанный пополам. Выше линии разреза и параллельно ему вмонтирована ось, на которую надеты пружины створок.

Пружина

Удерживает запорный орган в положении «закрыто» при отсутствии давления. С включением насоса, запорный орган сжимает пружину и открывает проход, переходя в положение «открыто».

Уплотнение

Седло клапана уплотняется полимерным материалом, обеспечивая его плотное прилегание и герметичность, а положении «закрыто». Материалом для уплотнения чаще всего выбирают PTFE, проще говоря – фторопласт.
Несмотря на некоторые отличия, изделия всех типов имеют общий принцип действия:

• вода поступает в аппарат и давит на запорный орган;
• пружина, прижимающая запорный орган к седлу сжимается;
• запорный орган двигаясь следом за сжимающейся пружиной отрывается от седла, освобождая проход в нужном направлении;
• при снижении напора воды, пружина разжимается и давит на запорный орган, прижимая его к седлу, закрывая проход.

Таким образом исключается любая возможность изменения направления движения воды в трубопроводе.

Какие бывают клапаны

С учетом конструктивных особенностей различают следующие виды приборов:

• подъемные;
• лепестковые;
• двустворчатые;
• гравитационные.

Есть смысл познакомиться с каждым из них поближе.

Гравитационные клапаны

Большинство устройств можно отнести к пружинным. Исключение составляю гравитационные клапаны, механизм которых обходится без пружин. Их запорный орган так же открывается напором воды. При отсутствии давления он возвращается на место под действием собственного веса (гравитации). Конструкция их чрезвычайно проста. Диск запорного органа одним краем подвешен на оси, закрепленной в корпусе. Под давлением воды, диск поворачивается на оси и поднимается свободным краем вверх, открывая путь воде. При отсутствии воздействия диск под собственной тяжестью возвращается на седло, закрывая проход для воды.

К гравитационным относят лепестковый (на фото внизу) и редко используемый шаровый клапан. В первом случае происхождение названия можно объяснить схожестью запорного органа с лепестком. Во втором – проход воды закрывает и открывает полый шар, выполненный из легких коррозионностойких материалов.

Подъемные

Запорный механизм подобных устройств представляет собой металлический диск, скользящий по пластиковому штоку, пропущенному через отверстие в его центре. Концы штока проходят сквозь отверстия золотниковых тарелок, предотвращая его осевые смещения. Между запорным органом и одной из золотниковых тарелок установлена пружина. При подаче воды на вход устройства, диск затвора поднимается, сжимая пружину. Отсюда его название – подъемный.

Двустворчатые

Запорный орган в подобных устройствах состоит из двух половинок диска, закрепленных на стальной оси, на которую к тому же надеты пружины, удерживающие створки в положении «закрыто». По давлением воды створки раскрываются пропуская воду.

Интересно! В положении «открыто» створки напоминают крылья. Отсюда его народное название – бабочка.

Способы монтажа

1. Межфланцевые устройства монтируются между фланцами. Имеют маленький размер и недорогую стоимость.
2. Фланцевые запорные механизмы. Монтируются с помощью специальных крепежей в форме дисков. Как правило, изготавливаются шаровыми. Благодаря надежности могут использоваться даже для труб большого сечения. Делаются из высокопрочной стали.
3. Сварные конструкции делаются из стали. Имеют абсолютную герметичность соединения. Из недостатков — невозможность ремонта, сложность установки и демонтажа. Чаще всего применяются в энергетике.
4. Муфтовые запоры крепятся с помощью резьбы, поэтому просты в установке. В основном изготавливаются дисковыми. Их обычно устанавливают для водопроводов частных домов.

Технология установки

Прежде чем установить обратный клапан на воду, нужно определить месторасположение врезки, а также технологию, которая отличается для различных систем.

Для колодца или скважины, в которых установлена дренажная или вакуумная помпа, защитный клапан крепится на выходе: это позволяет избежать слива жидкости.

Для поверхностных насосов запорные элементы устанавливаются одновременно в нескольких участках — перед гидравлическим аккумулятором и непосредственно на подающем шланге.

Предохранительный клапан для насосной подстанции устанавливается в систему после храповика на всасывающей трубе. В некоторых случаях, при очень сильном давлении, возможна и врезка перед подстанцией.

В системах канализации запорными механизмами лучше всего оборудовать весь санузел — унитаз, кухонную раковину, душевую кабинку.

Технология монтажа клапана обратного давления воды бывает:

1. Фланцевой — используется для центральных систем водоснабжения и промышленных водопроводов. Фланцы крепятся на болтовых соединениях, между которыми устанавливают уплотнители. Современной разработкой являются регулируемые мембранные модели с электрическим приводом, которые управляются с помощью соленоида — катушки на электромагнитной индукции. В пищевой и медицинской сфере распространены пневматические механизмы.
2. Муфтовой — клапаны устанавливают с помощью сварки или резьбовым способом. Для бытового использования лучше выбирать резьбу. Это облегчает процесс обслуживания, а для герметизации используется фум-лента или водостойкий герметик.

Особенности крепления своими руками

Чтобы обратный защитный клапан исправно работал, необходимо не только грамотно подобрать конструкцию с учетом сечения водопроводных труб, материала изготовления и способа установки, но и со всей ответственностью подойти к его монтажу. Есть несколько рекомендаций, которые помогут в установке запорной арматуры:

1. Монтировать предохранительный механизм необходимо по ходу циркуляции воды. На корпусе устройства всегда находится соответствующая стрелка, которая показывает нужное направление.
2. Необходимо обеспечить доступ к конструкции для технического обслуживания при поломке. Исключение могут составлять лишь элементы, которые приварены сваркой.
3. Монтаж клапана на насос выполняется или в начале всасывающей трубы, или непосредственно перед помпой.
4. Во время установки устройства на бойлер необходимо отсоединить его от электросети, перекрыть подачу воды и опустошить емкость.
5. Если защитный механизм ставится на счетчик расхода воды, его нужно установить между вентилем и самим прибором.
6. В магистрали подачи холодной и горячей воды давление отличается, поэтому желательно на каждый трубопровод поставить отдельный клапан. В противном случае начнутся сбои температуры воды.
7. Чтобы соединения были герметичными, можно воспользоваться паронитовыми уплотнителями. Но необходимо проследить за тем, чтобы они не уменьшили диаметр отверстия трубы, иначе это увеличит давление.
8. Чтобы запорный механизм не испортился из-за некачественной воды, желательно установить перед ним фильтр очистки. Это повысит срок эксплуатации клапана.
9. Необходимо исключить чрезмерное давление любых элементов системы на корпус предохранительного клапана.

Установка запорных механизмов позволит избежать аварийных ситуаций в отопительных и водопроводных системах, положительно отразится на работе насосов, исключит заполнение трубопровода воздухом. Но чтобы выполнить монтаж предохранительного клапана быстро и легко, нужно предварительно продумать расположение устройства, а также подготовить требуемые инструменты для установки.

Изготовление и установка обратного клапана своими руками

Хотя на рынке и предлагается большой выбор разновидностей устройств для решения тех или иных задач, некоторые люди решают самостоятельно изготовить клапан. Для этого нужно будет приобрести отдельные элементы будущего изделия и средства крепления.

Необходимые инструменты и материалы

Чтобы самостоятельно смастерить запорную арматуру шарового типа для воды, необходимо заранее приготовить необходимые материалы:

1. Тройник с внутренней резьбой.
2. Для седла затвора нужно взять муфту с наружной резьбой.
3. Пружина из нержавеющей стали. Она должна входить в отверстие свободно.
4. Пробка. Она будет служить заглушкой для всего устройства и опорой для пружины.
5. Шарик стальной, диаметр которого чуть меньше номинального диаметра тройника.
6. ФУМ-лента.

Ход работ

Когда все материалы готовы, можно приступать к процессу сборки изделия. Для этого можно воспользоваться нижеприведенной инструкцией:

1. Первым делом в тройник закручивают муфту, которая будет служить седлом для затворного элемента. Вкручивать необходимо до тех пор, пока муфта не перекроет боковое отверстие тройника примерно на 2 мм. Это нужно для того, чтобы шарик не выскакивал в боковой проход.
2. Через противоположное отверстие сначала вставляют шарик, а затем пружину.
3. Проводят заглушку отверстия, через которое вставляли пружину. Делают это при помощи резьбовой пробки с использованием уплотнительной ленты.
4. Такое самодельное устройство будет пропускать воду в боковое отверстие за счет того, что прямой поток будет давить на шарик и на пружину, а при отсутствии потока шарик закупоривает проход, вернувшись в изначальное положение под действием пружины.

При самостоятельном изготовлении устройства рекомендуется правильно отрегулировать пружину. Она не должна отклоняться в момент, когда давление в системе низкое, и не быть слишком тугой, чтобы не препятствовать нормальному току жидкости.

Правила монтажа и эксплуатации прибора

Есть ряд правил и рекомендаций, которых необходимо придерживаться при проведении монтажных работ:

1. При помощью задвижки отключить подачу воды полностью или только на участке проведения монтажных работ.
2. Устройства, в которых рабочий элемент приходит в закрытое положение благодаря силе тяжести, следует монтировать в горизонтальном положении. На вертикальных магистралях такие устройства будут работать только в том случае, если вода движется по трубопроводу снизу вверх. Все остальные виды затворов можно закреплять как на горизонтальных, так и на вертикальных трубах.
3. Стрелка на корпусе прибора должна совпадать с направлением движения воды.
4. Перед устройством рекомендуется установить сетчатый фильтр, который будет задерживать мусор, присутствующий в жидкости.
5. Чтобы в будущем можно было диагностировать состояние прибора, на выходе из устройства можно закрепить манометр.
6. Не рекомендуется разрушать лакокрасочное покрытие на корпусе прибора, так как оно выполняет защитную функцию.

Схема подключения

В системах отопления и водоснабжения выбор места установки затвора определяется теми участками, где требуется поток воды или теплоносителя только в одном направлении, а гидравлические особенности системы могут привести к току жидкости в обратном. Эти запорные арматуры следует монтировать в соответствии со всеми требованиями нормативных документов. Существуют следующие схемы подключения:

1. Если в системе находятся несколько насосов, установленных паралельно друг другу, то клапан следует монтировать на присоединительном патрубке каждого насоса. Делается это для того, чтобы вода не оттекала в обратном направлении через вышедший из строя насос.
2. Если в систему установлены датчики расхода тепла или счетчики потребления воды, то на их патрубках следует установить клапан. Отсутствие затвора может привести к тому, что вода будет течь в обратном направлении через приборы учета, что приведет к неправильной работе этих приборов и некорректным показателям.
3. В отопительных системах с общим центром теплоснабжения прибор необходимо установить в узлах смешения на перемычке. Если этого не сделать, то теплоноситель может перейти из подающей трубы в обратную, минуя систему отопления.
4. В отопительной системе клапан устанавливают на участке, по которому теплоноситель поступает из нагревательного прибора в прибор отопления, если есть вероятность падения давления в этом участке. Это поможет предотвратить обратный отток воды из трубопровода при падении давления в наружной сети. В этом случае на обратном участке необходимо установить редуктор давления, работающий по принципу «до себя».

Схема подключения.

Как устанавливать обратный клапан для насосных станций

Значения давлений для таких магистралей весьма велико. Поэтому для монтажа подойдёт не любое исполнение устройства, а, например, подъёмного типа. Здесь клапанный диск на обрат всегда будет точно позиционироваться. Обратные клапаны подъёма подойдут также для установки на горизонтальных или вертикальных участках.

Штоки обязательно зацентровывают относительно седла. Тогда шток (или шаровой элемент) под давлением поднимается вверх по направляющим. Если же ток жидкости прекратится либо изменит направление движения, то исполнительный элемент данного узла всегда сможет зафиксироваться в седле.

Виды клапанов и принцип функционирования

Существует несколько разновидностей канализационных обратных клапанов на 110 и 50 миллиметров, которые различаются сферой применения. Соответственно, все виды механизмов обладают разной конструкцией и принципом функционирования одного элемента.

Когда сточные жидкости подходят, заслонка автоматически поднимается, после чего она снова возвращается в исходное положение. Именно по механизму функционирования заслонки классифицируются модели канализационных обратных клапанов.

Поворотные

Данная разновидность канализационных клапанов обладает подпружиненной мембраной (она называется тарелкой из-за круглой формы). В случае, когда сточные воды перемещаются в верном направлении, тарелка поворачивается и уходит вверх, не препятствуя движению жидкостей.

Однако при обратном направлении стоков подпружиненная мембрана плотно прижимается к внешнему ободку, в результате чего рабочая площадь трубопровода оказывается перекрытой.

Некоторые модели дополнительно имеют встроенную дополнительную заслонку, которая управляется вручную. Подобный запорный механизм можно регулировать при помощи специальной кнопки, находящейся на корпусе устройства.

Таким образом, трубопровод имеет сначала расширяющийся, а затем сужающийся участок, что является возможным местом образования засора канализационной системы. Решением данной проблемы становится размещение вверху корпуса механизма крышки. Сняв ее, возможно легко и быстро убрать появившийся засор.

Подъемный клапан на канализацию

Название данного вида прибора основано на механизме функционирования заслонки. Когда сточные воды перемещаются в правильном направлении, заслонка располагается вверху.

Принцип работы: жидкость оказывает давление на мембрану, которая перекрывает движение стоков, внутренняя пружина сжимается, вследствие чего заслонка поднимается. Если сточные воды не перемещаются, то пружина находится в обычном состоянии, а путь стокам преграждается.

Благодаря нелинейной корпусной форме при движении жидкости в обратную сторону открытие клапана невозможно, что обеспечивает полную безопасность от затопления.

Подобный тип обратного клапана для канализации 110 или 50 мм обладает большей надежностью функционирования, чем поворотная (лепестковая) модель, однако существует и недостаток.

Особенности формы являются причиной необходимости регулярной очистки системы, т.к. она периодически засоряется. Для выполнения этой процедуры потребуется открутить болты (4 шт.), затем тщательно почистить или, если возникла такая необходимость, заменить рабочий механизм. Если владелец имеет возможность производить регулярную чистку, то лучше приобретать именно подобный вариант обратного клапана.

Шаровый клапан

В этом типе устройств запирающим элементом является небольшой шарик. Верхняя часть корпуса сконструирована таким образом, что во время протекания сточных вод шарик попадает в отдельное отверстие и позволяет потоку двигаться.

Когда жидкость отсутствует, рабочая область трубы блокируется, в результате чего поток не способен проходить в неправильном направлении. Однако подобные модели имеют недостаток – в отличие от поворотного и подъемного механизма в данной конструкции заслонка-шарик прилегает к ободку устройства не полностью.

В результате нарушения герметичности может происходить небольшое протекание стоковых вод. Конечно же, вероятность серьезного затопления, как если бы канализационный обратный клапан полностью отсутствовал, минимальна.

Межфланцевый

Основное преимущество подобной разновидности запорного механизма – небольшие габариты, что делает возможной установку даже при отсутствии свободного места за сантехническими приборами. Внешне устройство выглядит цилиндром миниатюрных размеров со специальной поворотной заслонкой.

Данный элемент может состоять из 2 компонентов, которые закрепляются у центрального стержня, либо по внешнему виду напоминать маленькую тарелку, которая фиксируется у корпуса при помощи пружинного механизма.

Подобный вариант желательно устанавливать только в том случае, если прочие разновидности установить не удастся. Даже с учетом небольших размеров желательно все же отдать предпочтение другим типам прибора. Межфланцевый обратный клапан 50-ти мм на канализацию монтируется достаточно редко, т.к. относится к категории оборудования для водоснабжения. Для канализационных систем эффективность его работы довольно низкая.

Еще одним недостатком подобной конструкции является отсутствие возможности быстро почистить устройство. Из-за особенностей формы потребуется полностью разобрать соединение, чтобы осуществить чистку клапана.

Виды и конструкции клапанов

Согласно ГОСТ 27477-87 устройства различают по материалам, из которых они изготовлены. Ими могут быть чугун или сталь, а в последнее время расширяется производство обратных клапанов на воду из бронзы или латуни.

Стальные изделия рассчитаны на следующие эксплуатационные параметры канализационной линии:

• Условное давление, МПа – 1,6…250;
• Условный проход, Ду, мм – 10…200;
• Предельная температура рабочей среды, 0 С – 600;
• Тип соединительного фитинга – муфта, штуцер, фланец (под приварку).

Соответствующие характеристики для фитингов из чугуна составляют:

• Условное давление, МПа – 0,25…2,5;
• Условный проход, Ду, мм – 15…400;
• Предельная температура рабочей среды, 0 С – 300;
• Способ соединения – муфтовый или фланцевый.

Параметры невозвратных клапанов, изготовленных из цветных металлов и сплавов:

• Условное давление, МПа – 1,6…2,5;
• Условный проход, Ду, мм – 6…100;
• Предельная температура рабочей среды, 0 С – 225;
• Тип соединительного фитинга – муфта или фланец.

Поворотный лепестковый

Внутри корпуса находится поворотный лепесток, который прикреплён к шарниру и отклоняется от седла, чтобы позволить канализационной среде течь в прямом направлении. При прекращении потока шарнир поворачивается, и лепесток перекрывает седло.

Лепестковые клапаны могут устанавливаться вертикально и горизонтально. В последнем случае чувствительность настройки увеличивается, поскольку в расчёт не принимается собственный вес подвижных элементов. Вместе с тем износ подвижных элементов увеличивается, особенно при пропускании загрязнённой или горячей жидкой среды.

Усовершенствованный вид лепесткового клапана включает два лепестка, закрепленных посредине. Эти две половины сгибаются назад, а когда ток канализационной среды снижается (или совсем прекращается), оба лепестка под силовым воздействием пружинного элемента возвращаются в первоначальное положение.

Клапан обратный пружинный муфтовый

Считается классической разновидностью рассматриваемых устройств. Чаще выпускается вертикальной компоновки, когда шток под воздействием пружины совершает возвратно-поступательные ходы. Поскольку направление штока контролируется внутренней конфигурацией корпуса, то залипание, перекос или зажим подвижного элемента практически исключаются. В бытовых целях используют клапаны, изготовленные из латуни, для промышленных надобностей – чугунные или стальные.

Точность срабатывания устройств такого типа не зависит от диаметра водопровода, а производительность пружинных муфтовых клапанов выше, чем лепестковых, т.к. лепестки дисков не всегда находятся в потоке канализационной жидкости.

Изделие подъёмного типа

Такие конструкции — всегда вертикальной компоновки, и рассчитываются на полное открытие водопроводной магистрали. Однако они характеризуются уменьшенной долговечностью. Объясняется это тем, что при малом расходе есть опасность неполного открытия, поэтому перепад давлений оказывается больше расчётных значений. В этой ситуации чем больше Ду клапана (в дюймах), тем больше эксплуатационная нагрузка на него. При этом возможна вибрация диска со штоком и, в результате, преждевременный его выход из строя.

В таких ситуациях водоснабжения подъёмному клапану лучше предпочесть задвижку, управляемую с помощью руки, особенно тогда, когда интенсивность потока канализационной среды (в единицах расхода) невысока.

Шаровая модель

Имеет диск в конфигурации шара, что способствует плавности перекрывания канализации. Они работают только на подъём и устанавливаются тогда, когда по трубопроводу прокачивается высоковязкая жидкость.

Они могут использоваться в машинах, где действуют пульсирующие потоки, например, в линии нагнетания поршневого компрессора. Шаровые исполнения наиболее компактны, поэтому идеально подойдут для применения в ограниченном пространстве.

Шаровые исполнения характеризуются наилучшими параметрами герметичности . Их ограничение – высокая цена, обусловленная малой технологичностью изготовления шаровой головки.

Как выбрать обратный клапан

Подобное устройство выбирается под трубопровод, т.е. необходимо учитывать параметры уже имеющейся схемы или той, что пока существуют в проекте. Вот с этой точки зрения и рассмотрим критерии выбора наиболее подходящего устройства.

Диаметр и способ присоединения

Начнем с обозначений, встречающихся в схемах, сопроводительной документации и на корпусах запорно – регулирующей арматуры. Диаметры труб и всего оборудования, входящего в схему измеряются в миллиметрах и дюймах. Труба имеет два диаметра:

• внутренний, обозначается Ду – диаметр условного прохода;
• наружный.

В схемах отопления и водоснабжения квартир и загородных домов, оперируют понятием Ду с градацией 15, 20, 25, 32, 40 и 50 мм. Зарубежный производитель измеряет диаметр своей продукции в дюймах. Нашим 15 мм соответствует обозначение 1/2 “. Далее следуют дюймовые обозначения, соответствующие «нашим» миллиметрам: 3/4 “, 1”, 1 ¼ ‘’, 1,5 ‘’, 2’’. Более крупные диаметры труб для внутриквартирных схем практически не используются.

Если вам понадобилось защитить свои счетчики учета горячей и холодной воды, ищите изделия с маркировкой Ду 15 или 1/2 “. Если сомневаетесь, рассмотрите обозначения диаметра на уже смонтированной запорной арматуре (шаровом кране или вентиле) перед счетчиком и выбирайте изделие с такой же маркировкой.

По способу присоединения

В этом смысле сантехарматура бывает:

1. Муфтовая. Присоединяется к трубам на резьбе, с обязательным уплотнением ответной резьбы лентой ФУМ, нитью тангит унилок или льняной прядью.
2. Фланцевая. Болтовое соединение труб с арматурой через паронитовые или резиновые прокладки. Для обеспечения герметичности, затягивать гайки на болтах фланцев нужно «крест на крест», т.е. затянув первый болт, следующим затягивают тот, что находится напротив него по диагонали.
3. Межфланцевая. В этом случае у арматуры нет ни фланцев, ни резьбы. Ее зажимают болтами или шпильками между фланцами трубопровода. Межфланцевая арматура часто выпускается с уже установленными на ней прокладками.
4. Приварная. Соединяется с трубопроводом сваркой.

Внутриквартирные схемы чаще всего собираются на резьбе. В загородных домах, с отоплением от собственного котла, возможно использование фланцевых соединений. При выборе изделия способ присоединения учитывается обязательно.

Материал корпуса

Эту деталь изготавливают из чугуна, нержавеющей стали, латуни и пластика. Чугун тяжеловат и легко раскалывается при ударе. Нержавеющая сталь – материал на века, но дорого стоит. Пластик хорош, но не всегда. Его не рекомендуют использовать в отопительных схемах, поскольку лучше всего пластиковая арматура работает с полипропиленовыми трубами, которые плохо переносят высокую температуру воды. Лучшим вариантом практически во всех случаях (кроме пластика и канализации) станет латунный корпус.

Выбор конструкции клапана

Беспроигрышным вариантом станет пружинное устройство. Оно всегда обеспечит достаточную герметичность в любом пространственном положении. Гравитационные приборы безотказно работают на горизонтальном участке трубопровода. Смонтированный в вертикальном положении аппарат без пружины может и не закрыться.

Подъемные аппараты хорошо работают в любом пространственном положении и отличаются от прочих в лучшую сторону тем, что пригодны для ремонта без демонтажа. Достаточно снять верхнюю крышку корпуса, чтобы устранить неисправность и вернуть его в работу.

Двустворчатые отлично работают в составе технологических трубопроводов. Минимальный диаметр такого изделия не бывает менее двух дюймов и редко применяется квартирной разводке.

Для чего нужен обратный клапан: назначение и устройство

Независимо от конструкции все рассматриваемые фитинги действуют автоматически, передавая поток жидкости лишь по нужному направлению. Срабатывают они от величины давления жидкости, которое должно быть предварительно настроено. В этом случае путь жидкости открывается, а при соответствующем изменении давления – закрывается. Точность регулирования определяется конструкцией устройства.

Устройства продолжают функционировать даже тогда, когда движение жидкой среды в приводной магистрали (например, бойлера) прекращается. Например, вследствие внезапного отключения энергоносителя – сжатого воздуха или электричества. Обратные клапаны работоспособны при действии в разных средах от жидких до газообразных, включая пар или конденсат. В системах канализации они удовлетворительно работают даже если жидкость засорена мелкими фракциями песка.