Клапан обратный фланцевый: как устроен, где применяются
Оснащение трубопроводов для транспортировки жидких сред обратными клапанами на сегодняшний день самый простой и эффективный способ обеспечить безопасность системы. Простота устройства и надежность соединения с трубопроводами посредством фланцев дают возможность поднять рабочее давление внутри до 16 атмосфер. Кроме этого, фланцевые клапана обладают большим ресурсом работы — прочный корпус, надежный механизм и соединение делают устройство обязательным для установки на магистралях для перекачки жидких сред.
Обратный фланцевый клапан — принцип механизма действия
Сложность систем транспортировки жидкостей требует установки большого количества обслуживаемых и необслуживаемых устройств безопасности. Одной из наиболее часто встречаемых проблем трубопроводов выступают ситуации изменения направления потока жидкости.
Такие проблемы возникают, как вследствие технологии работы системы трубопровода, так и при авариях, когда происходит поломка оборудования.
Рабочая среда, под избыточным давлением в таких случаях начинает обратный ход, в лучшем случае поступая обратно в резервуары, а в худшем из-за гидроудара разрушает оборудование и сам трубопровод. Обратный клапан в таких случаях просто блокирует поток и закрывает проход в участок, находящийся за ним.
Конструкция клапана выполнена таким образом, чтобы без сторонней помощи механизм блокирования срабатывал самостоятельно. Внутри корпуса находится камера, в которой закреплен механизм блокировки — металлическая пластина, подпружиненный клапан или обрезиненный стальной шар. Остановка потока автоматически приводит механизм в готовность, а разворот движения жидкости на обратный включает его в действие.
Где применяются фланцевые модели клапанов
Само по себе фланцевое соединение деталей трубопроводов, рассчитанное на применение прочных материалов, позволяет выдерживать большие нагрузки. Так, к примеру, большинство изделий трубопроводной арматуры проектируется для давления в 16 мПа, а рабочая температура для отдельных моделей может достигать и 350 градусов.
Фланцевые обратные клапана разного назначения и модификаций также рассчитываются по своим параметрам для работы под большим давлением и в условиях широкого диапазона температур. Это связано с тем, что условия работы с жидкой средой трубопроводов должны быть максимально учтены.
Сегодня этот вид трубопроводной арматуры применяется:
- В водопроводных системах;
- В скважинах и насосных станциях для воды;
- В нефтепроводах;
- Аммиакопроводах;
- Химических предприятиях с использованием жидких сред;
- Топливопроводах;
Такой перечень объектов использования арматуры показывает, что обратный клапан является надежным инструментом защиты трубопроводов.
Типы механизмов и способы их действия
Большое количество задач, которые выполняют обратные клапаны требует применения особой, специфической конструкции механизма запирания.
В семейство обратных фланцевых клапанов входят:
- Устройства с поворотным механизмом;
- Подъемный тип механизма;
- Шаровой тип затвора клапана;
- Двустворчатая конструкция;
- Подъемно-обратный, оснащенный механическим сетчатым фильтром.
- Поворотный механизм закрытия клапана
Поворотный тип устройства имеет запирающую часть в виде закрывающегося диска, установленного на оси внутри корпуса и имеющий прижимной элемент — витую пружину. Движение потока жидкости поворачивает на оси диск с резиновым уплотнителем, сжимая при этом пружину.
Диск поворачивается и устанавливается в положение параллельное потоку жидкости. Как только давление снижается, пружину начинает разжиматься и диск начинает опускаться. Изменение направления движения практически мгновенно возвращает диск в положение «закрыто». Преимущество поворотного дискового устройства заключается в его цене, она намного ниже чем стоимость других приборов.
Минусом этого подвида устройств выступает значительное усилие, с которым диск ударяет по посадочному место, при этом сначала страдают резиновые уплотнители. И если их своевременно не заменять на новые, то со временем будет начинаться износ металла и разрушение диска. Впрочем, и этот недостаток сегодня не является большой проблемой, поскольку многие модели оснащаются дополнительным механизмом торможения, который делает плавное закрытие диска.
Подъемный механизм герметизации
Использование для большей эффективности прижимающей пружины нашло свое применение в виде подъемного механизма затворного клапана. Подобно конструкции задвижек поток подается через корпус в камеру клапана. При этом подача осуществляется снизу вверх. При наличии правильного направления напора жидкости она давит на резиновую основу клапана и прижимая пружину, открывает рабочий проход.
При смене направления пружина так же, как и в поворотном устройстве прижимает клапан к посадочному гнезду и перекрывает ход потока.
Это относительно простая и надежная конструкция, которая работает не только с жидкостями, но и с газообразными составами, например, с паром. Правда, установка требует только вертикального способа монтажа.
Шаровая конструкция
Для этой категории устройств основным рабочим органом выступает обрезиненный металлический шар. Для обычных условий используется полый стальной шар, покрытый слоем резины. А вот для установок, в которых применяются намагниченные жидкости шар выполняется из алюминия, что исключает его намагничивание средой.
В обычных условиях шар находится в нижнем положении, перекрывая собой впускное окно. Как только начинает в корпус поступать рабочая жидкость, шар всплывает и отводится в нишу. При изменении направления потока, он сразу опускается на входное отверстие. Давление обратного хода рабочей среды буквально припечатывает шар к отверстию, блокируя его.
Двустворчатая конструкция блокирующего элемента
Для этого вида оборудования запорный механизм расположен перпендикулярно движению рабочего потока на валу. Диск разделен на две створки которые, кроме всего прочего, имею еще и прижимную пружину. Жидкость давит на створки и сжимает пружину. Створки становятся в положение параллельное направлению движения потока.
Изменение направления движения буквально разворачивает створки и прижимает их к посадочному месту. Эффективность такого клапана позволяет использовать его как в трубопроводах с жидкостями, так и газообразными веществами. Достоинством этого вида устройства выступает их компактные размеры, поэтому, кроме фланцевого типа соединения, выпускаются устройства и с межфланцевым видом подключения.
Преимущества и недостатки конструкций фланцевых клапанов
Конструктивные особенности устройств предусматривают что фланцевый тип подключения обеспечит большую надежность в трубопроводе чем бесфланцевый тип или устройства под сварку. Ввиду этого все типы устройств изготавливаются из стали или чугуна. Есть даже модели, изготовляемые из нержавеющей стали, для предприятий химической промышленности и фармации.
Плюсом выступает высокая надежность корпуса и фланцев. Подключение в состав трубопровода может быть, как стандартным с использование резиновой или паронитовой прокладки или по принципу «металл-металл». Корпус из чугуна или стали обеспечивает нормальное рабочее давление 10-12 атмосфер, с кратковременным повышение до 16 атмосфер.
Правда, из этого достоинства вытекает первый недостаток — большая масса прибора и необходимость его надежного крепления болтовым соединением.
Надежность устройств позволяет им работать до 15 лет без ремонта. А вот что касается ремонта, то здесь нужно иметь в виду, что при постоянном обслуживании внутренних частей, их чистки, замены манжет, уплотнительных колец и рабочих устройства. При этом, только отдельные виды устройств имеют ревизионные крышки и устройства для ремонта и обслуживания без снятия всего устройства.
Несмотря на то, что сам клапан является прибором безопасности, и призван перекрывать трубопровод при изменении направления движения потока, он в некоторой мере сам может спровоцировать гидроудар. Дело в том, что за время срабатывания любого механического клапана не в состоянии полностью перекрыть окно. Особенно это касается вязких жидкостей и содержимого трубопроводов при отрицательной температуре. Правда, если давление не будет лавинообразным, и превышающем показатели рабочих пределов то, беспокоится за работу обратного клапана не стоит, он сработает.