Виды и технические возможности обратного клапана для отопления

Современные системы отопления состоят из большого числа различных агрегатов, узлов и деталей. Каждый элемент имеет свое назначение, при правильном проектировании и монтаже все они работают как единый организм. Не самый сложный по своему устройству, но очень важный для четкой работы отопления элемент- это обратный клапан. Он управляет потоком жидкости или газа, попуская его по трубопроводу только в одном направлении.

Обратный клапан, его конструкция, принцип работы и назначение

Во время работы системы отопления могут возникать штатные или нештатные ситуации, в которых жидкость в той или иной трубе пытается течь вспять.  Это может происходить при остывании теплоносителя или нарушении целостности трубопроводов. Такая ситуация может привести к неприятным последствиям- от прекращения обогрева до выхода из строя бойлера и других узлов системы. Чтобы предотвратить изменение направления потока, применяют обратные клапаны. Он не препятствует течению жидкости в заданном направлении, а при попытке обращения потока вспять перекрывает трубопровод. Клапаны в системе отопления приводятся в действие различными силами:

• пружиной;
• силой тяжести;
• давлением потока.

Их исполнительный орган- тарелка, шар или лепестки при обращении потока плотно прилегает к седлу и не дает жидкости двигаться.

Чтобы все узлы функционировали в заданном режиме, обратный клапан для системы отопления должен создавать минимальное сопротивление потоку в заданном направлении, и как можно быстрее срабатывать при развороте течения.

Виды обратных клапанов

Все виды устройств несут одну и ту же функцию, но могут иметь разную конструкцию, разные исполнительные органы и приводиться в действие разными физическими принципами.

Исходя из конструкции и принципа срабатывания, различают такие основные виды, как

• дисковые, или тарельчатые;
• шаровые;
• лепестковые;
• двустворчатые.

Каждый вид имеет свои преимущества и недостатки и преимущественную область применения.

Тарельчатый

Рабочий орган, или затвор клапана представляет собой диск, прикрепленный к подпружиненному штоку. При нормальном направлении потока пружина сжимается давлением жидкости и затвор открывается. Как только напор жидкости падает или она стремится течь в обратную сторону, пружина разжимается и прижимает тарелку к седлу, и затвор закрывается.

*

На тарелке (реже- на седле) размещают резиновую или силиконовую уплотнительную прокладку, обеспечивающую максимально прилегание диска к седлу и исключающую просачивание жидкости.

Такие устройства завоевали заслуженную популярность при проектировании и комплектации бытовых систем отопления. Они обладают такими достоинствами, как:

• Простота устройства. Оно состоит из 5 деталей и не требует высокой точности при изготовлении.
• Надежность. Благодаря простоте конструкции такие устройства работают годами без замены.
• Не нуждаются в техобслуживании.
• Доступность цены.

Есть и таких приборов и минусы:

• Высокое сопротивление потоку в открытом состоянии.
• Подвержены выпадению минеральных отложений на диск и седло. Это приводит к неисправности.
• Низкая ремонтопригодность. При нарушении в работе весь прибор меняют на новый.
• При открытии создают гидравлический удар. Это не вредит самому устройству, но может ускорить износ других чувствительных к динамическим нагрузкам агрегатов, таких, как тепловые насосы.

Есть специальные конструкции тарельчатых затворов, оснащенных устройством плавного открывания. Но стоят они заметно дороже.

 Шаровой, или гравитационный

В гравитационном обратном клапане для систем отопления главным рабочим органом, перекрывающим поток воды, служит металлический шар. Для улучшения прилегания шар покрывают тонким слоем упругого пластика или резины. Когда поток жидкости идет через устройство в заданном направлении, он силой своего давления приподнимает шар над седлом и открывает просвет.

*

Если напор потока падает или направление движения потока жидкости меняется на обратное, шар под действием силы тяжести падает на седло, прижимается к нему и перекрывает просвет. Чем больше жидкость пытается течь в обратном направлении, тем сильнее прижим и надежнее перекрытие.

Плюсы такой конструкции следующие:

• Низкое сопротивление потоку в открытом положении.
• Максимальная надежность. Устройство не содержит трущихся элементов и практически не изнашивается в открытом положении.
• Высокая ремонтопригодность. Съемная крышка позволяет легко очищать камеру и рабочие элементы прибора и заменять шарик при необходимости.

К минусам относятся такие факторы, как:

• Большие диаметр.
• Высокое рабочее давление.
• Необходимость строгого соблюдения ориентации устройства при монтаже. В противном случае шар не поднимется и не откроет просвет.

Высокие требования к монтажу и к рабочему давлению ограничивают использование такой арматуры в домашних системах отопления.

 Лепестковый

В качестве затвора используется стальная или латунная пластина. Она закрепляется на подпружиненной оси, перпендикулярной направлению движения жидкости

Принцип работы поворотного клапана прост. При движении жидкости в основном направлении сила напора поворачивает затвор, преодолевая сопротивление пружины. При падении давления или обращении потока пружина ставит затвор поперек трубы, перекрывая ее. Существуют конструкции и без пружины. В них заслонка возвращается на место подл действием силы тяжести.

У такой конструкции есть свои достоинства:

• Низкая цена.
• Малое гидравлическое сопротивление в открытом виде.
• Высокая чувствительность и малое время срабатывания.

К недостаткам относят наличие движущихся и трущихся частей. Это ведет к их неминуемому износу и ремонту либо замене.

Двустворчатый

Двустворчатые клапаны – это разновидность лепестковых их ось расположена точно посередине трубы, и два полудиска-лепестка могут становиться вдоль потока, открывая затвор, либо под действием пружин располагаться поперек потока, перекрывая его.

Такие клапана отличаются чрезвычайно быстрым срабатыванием, но создают значительное сопротивление потоку. Они применяются в средних и крупных отопительных системах с высоким рабочим давлением.

Подъемный

По принципу действия клапан близок к дисковому, но отличается от него тем, что тарелка и подпружиненный шток расположены не вдоль, а перпендикулярно потоку жидкости.

*

Сила давления потока приподнимает тарелку, при этом освобождается просвет для движения жидкости в заданную сторону. Если давление падает или поток пытается повернуть вспять, тарелка под действием пружины опускается и прижимается к седлу, перекрывая просвет.

К преимуществам такой конструкции относят:

• Надежность обеспечивается минимальным числом движущихся деталей и простотой устройства.
• Низкая чувствительность к чистоте жидкости, как механической, так и химической.
• Ремонтопригодность. Через верхнюю крышку можно очищать камеру и заменять неисправные детали.

Недостатком считают необходимость монтажа строго в горизонтальном положении. Это делает клапан неприменимым для вертикальных отрезков трубопроводов. Конструкция подходит для систем с естественной циркуляцией.

область применения.

Область применения той ил иной конструкции определяется сочетанием ее конструктивных свойств, эксплуатационных характеристик и требований к установке. Подбирать арматуру для домашней системы отопления лучше с помощью квалифицированного и опытного инженера, способного выполнить необходимые оценки параметров и провести расчеты.

Кроме внутреннего устройства, обратные клапана различаются также и по способу присоединения к трубам.

Муфтовые

Снабжены резьбовыми муфтами с двух сторон, монтируются с помощью резьбовых фитингов. Устройство может поставить мастер с минимальными навыками, однако оно не выдерживает высокого давления.

Диаметр редко превышает два дюйма (50 мм). Поэтому область применения обычно ограничена дисковыми затворами в частных домах и квартирах.

Фланцевые

С двух сторон корпуса отлиты фланцы с отверстиями. Аналогичные фланцы привариваются к трубопроводу, и через прокладки корпус притягивается болтами и гайками. Такое соединение существенно прочнее резьбового, и может выдерживать высокое давления.

Область применения таких соединений- магистрали среднего и большого диаметра. Наиболее популярными стали шаровые затворы.

Межфланцевые

Такой способ крепления предусматривает установку клапана между двух фланцев, приваренных к трубопроводу.

*

Способ отличается высокой надежностью и проще в установке. Вес и габариты таких устройств меньше, чем у фланцевых. Крепление также может выдерживать высокое давление. Применяется на магистральных трубопроводах

Если требуется повышенная надежность, то корпусе устройства предусматривают сквозные отверстия, через них и оба фланца пропускаются сквозные шпильки, на которых с двух сторон затягиваются гайки.

Сварные

Выпускаются также и клапаны, рассчитанные на сварное соединение. С двух сторон у них торчат патрубки, которые при монтаже можно обрезать под размер и приварить к трубам магистрали.

Такой вид неразъемного соединения отличается максимальной прочностью, однако в случае демонтажа прибора придется приваривать дополнительный кусок трубы. Так выпускаются тарельчатые и лепестковые затворы.

Материал

Материал, из которого изготовлен корпус детали затвора, влияет на его прочность, коррозионную стойкость и срок службы:

• Нержавейка. Мало подвержена коррозии, может применяться в активных средах и при высоких температурах. Используется на трубах до 40 см в диаметре. Отличается высокой ценой.
• Латунь. Дешевле нержавейки, имеют высокую коррозионную стойкость. Прочность заметно ниже, но вполне достаточная для бытовых систем
• Чугун. Оливки из чугуна имеют высокую прочность и низкую цену, но отличаются большими габаритами и массой. Используются в тех местах, где вес и размер большого значения не имеют. Из-за особенностей технологии литья, минимальный размер- 4 см. В частных системах практически не применяются.
• Пластик. Такие изделия дешевы, но не отличаются высокой долговечностью и теплостойкостью. Лучше применять приборы с металлическими деталями.

Несмотря на большую цену таких клапанов, их имеет смысл использовать. Они обеспечат заметно больший срок бесперебойной работы и не заставят разбирать систему для ремонта посреди отопительного сезона.