Какие виды запорных клапанов существуют и в чем их основные особенности?

Достоинства и недостатки

Запорные клапаны имеют сильные и слабые стороны. Преимущества:

1. При поломках можно заменить любую деталь из конструкции.
2. Надёжность перекрытия трубопровода, высокая герметичность.
3. Устройство открывается медленно, и система не испытывает ударов рабочей смеси, перегрузок, скачков давления.
4. При работе с деталью не нужно прилагать больших усилий.
5. Модели, оборудованные электрическим приводом, позволяют задавать алгоритм открытия, закрытия заслонки по времени или зависимо от изменения давления.

Недостатки:

1. Сложная форма проточной части.
2. Высокая стоимость.
3. Если конструкция имеет сальники, необходимо проводить дополнительное обслуживание оборудования.
4. Если проточная часть имеет дефекты, возникают застойные явления, которые могут разрушить конструкцию.

Учитывая недостатки можно избежать многих проблем при эксплуатации запорных механизмов.

Виды

В зависимости от области применения для изготовления устройств используют:

• Нержавеющую сталь;
• Чугун;
• Бронзу;
• Латунь;
• Пластик.

В современных квартирах канализация монтируется из ПХВ труб, поэтому и клапаны используются пластиковые. Это обусловлено их небольшой стоимостью и лёгкостью установки. Кроме того, при монтаже металлического клапана в ПХВ магистраль необходимо использовать переходники.

Для возможности монтажа на любом участке магистрали обратные клапаны выпускают в горизонтальном и вертикальном исполнении.

По способу соединения клапаны подразделяются на:

• Резьбовые;
• Фланцевые;
• Муфтовые;
• Под сварку.

В зависимости от установленного блокировочного механизма выделяют 4 вида канализационных обратных клапанов.

Поворотный лепестковый

Блокировочный механизм этого клапана состоит из круглой тонкой мембраны (тарелки, лепестка, захлопки), закреплённой на рычаге со слабой пружиной.

Под давлением сточных масс захлопка открывается и даёт им спокойно проследовать дальше по канализации. При падении давления стоков мембрана плотно прижимается к седлу, исключая попадание жидкости обратно.

Устройство поворотного лепесткового клапана

Выпускаются модели с двумя мембранами. Положение второго лепестка регулируется вручную рычагом или кнопкой.

Так как сечение зоны размещения блокировочного механизма больше размера труб, в ней скапливается мусор. Вверху клапана расположена съёмная крышка с резиновой прокладкой для возможности чистки механизма блокировки от засоров.

Модели для вертикальной установки в фановые трубы снабжены более мощной пружиной и не предназначены для монтажа в горизонтальную магистраль.

Подъёмный

Механизм блокировки состоит из круглой мембраны со штоком, на который насажена пружина. Одна часть пружины упирается в крышку корпуса, другая — в мембрану, плотно прижимая её к седлу.

Поступающие в клапан стоки давят на мембрану, которая поднимается, сжимая пружину (отсюда название). Открывается проход для жидкости, вытекающей в канализацию. Как только стоки прошли, пружина разжимается, мембрана возвращается в седло. Клапан закрыт.

Движущиеся в обратном направлении стоки за счёт нелинейной формы корпуса давят на мембрану сверху, ещё сильней прижимая её к седлу.

Принцип работы подъёмного клапана

Подъёмный клапан считается более надёжным, чем предыдущий, хотя из-за особенности конструкции чаще засоряемым. Нуждается в регулярных чистках. Для этого сверху размещена крышка с уплотнителем. В продаже имеются модели с ручной блокировкой мембраны.

Шаровый

Блокиратором в данном виде клапана служит шар из пластика или металла с прорезиненной поверхностью, свободно перемещающийся в объёмной камере. Сверху камеры расположена ревизионная крышка.

В свободном состоянии шар прижат к патрубку приёмной зоны, перекрывая канализационный просвет.

При поступлении прямых стоков в клапан шар откатывается в сторону, пропуская массы в канализацию, затем возвращается на место. Жидкость, поступающая в клапан в обратном направлении, ещё сильнее прижимает шар к седлу.

Шаровый обратный клапан считается самым надёжным вариантом

Данный вид считается самым надёжным. Клапан легко выдерживает большие нагрузки. Даже при загрязнении блокировочной зоны через щели между шаром и седлом обратные массы смогут только просачиваться, не вызывая угрозы затопления. Кроме того, шаровый клапан легче всего чистить. Единственным недостатком является отсутствие ручной блокировки.

Межфланцевый

Представляет собой цилиндр небольшой длины с расположенной внутри поворотной заслонкой. Основным плюсом являются малые габариты. В пружинных дисковых клапанах заслонка в форме тарелки крепится к внутренней поверхности при помощи пружины. Рычаг в данном соединении отсутствует.

В двустворчатом клапане мембрана состоит из двух частей, закреплённых пружинами к центральному стержню.

Межфланцевый обратный клапан

В свободном состоянии под действием пружины заслонка плотно прижимается к седлу. Поступающие в заданном направлении стоки открывают мембрану, сжимая пружину.

Данный вид обратных клапанов используется в квартирах крайне редко из-за трудностей чистки при засоре. Для этого приходится разбирать магистраль.

Почему стучат клапаны двигателя: из практики автовладельцев

«Проблема решилась заменой масла».

Имею опыт решения подобной проблемы. Пуск двигателя и холостые обороты не предвещали ничего плохого. При трогании на холодную – тоже ничего необычного. Однако стоило прогреться двигателю – небольшая нагрузка, и стук давал о себе знать. Звук был разной, меняющейся периодичности. Выяснилось, что забитый фильтр масла вызывал стук в гидрокомпенсаторах при высоких оборотах. То есть на малых оборотах поток масла еще был достаточным, при раскручивании засор в фильтре существенно ограничивал возможности системы смазки.

Проблема ушла после замены расходников масляной системы – фильтра и жидкости. В настоящее время нет никаких проблем. 

«Однажды просто заглох».

Столкнулся в своей практике с одним нюансом. Резкое нажатие на педаль газа на стоящем авто или при разгоне вызывало стук клапанов. В пути из Москвы на скорости 130 км/ч внезапно заглох двигатель. При попытке старта на обочине выяснилось, что двигатель не крутится. Проверил ремень ГРМ, он без повреждений.

Позже обнаружилось, что второй распределительный вал имеет цепной привод от первого вала. Виновником был неисправный натяжитель. Цепь слетела, и привода не было. Пришлось менять ГБЦ, потому что клапаны погнулись. Остановился на варианте б/у детали с авторазборки. Примечательно, что незадолго до происшествия была диагностика, не обнаружившая никаких серьезных проблем.

«Дело чаще всего в зазоре».

Клапаны, вероятнее всего, стучат из-за зазора. На впуске он должен быть 0,36, на выпуске 0,6. При таких значения никакого звука быть не должно. Если клапан застучал так, что его слышно, значит, между проставкой и кулачком огромный зазор. Чтобы точно установить источник шума, нужно открутить крышку и вооружиться набором щупов. Также помогает при диагностике стробоскоп и газоанализатор. Такой перечень оборудования есть практически на любой СТО.

«Регулировка помогала на три дня».

Любой узел ДВС может издавать посторонние звуки. Есть два источника шума – детонация и зазоры. Откуда берутся зазоры? Либо у деталей большой износ, либо плохое крепление. Например, стучит стартер, если затяжка его болтов ослабла. Постукивает двигатель о кузов, если нарушено штатное крепление.

С регулировкой зазоров в клапанах справится любой опытный водитель. Однажды появился стук в клапанах моей машины. Периодичность его была ниже, чем когда есть детонация. После проведенной регулировки стук клапанов не проявлялся лишь 3 дня, а затем начался снова. Гипотеза о люфте направляющих не подтвердилась

Тогда обратил внимание на коромысла – там и обнаружил выработку от вала распределителя. Месяцем ранее менял моторное масло

Послушал советчиков и использовал средство «РУМЕТ». Вот именно он и засорил каналы в коромыслах!!!

«Рисковать не хотелось».

Поделюсь своей историей ремонта клапанов. Случилось это перед зимой. Когда все наладилось, испытал истинное удовольствие ехать в авто под чистый звук мотора. Чем-то он напомнил мне урчание котенка. А вот стук, наоборот, как гвоздем по сердцу. Что примечательного в моей истории? Неисправные клапаны выявились легко. На клапанной крышке над этими элементами был белый налет. Гипотетически от прорывавшихся газов. Выяснилось, что эти клапаны имели зазор 0,4, поэтому и был стук. До сих пор не знаю причину, двумя годами ранее собственноручно все проверил и отрегулировал. Возможно, просто допустил ошибку.

«Просто поменял марку бензина».

Вдруг застучал мой двигатель. Сразу подозрение пало на бензин. Предположение подтвердилось. На той же АЗС сегодня залил не 95-й, а 97-1 супер. Вернее, подмешал новый бензин в старый, которого еще было половина бака. И сразу почувствовал разницу – детонация почти прекратилась. Один раз проскочило, но решилось поднятием оборотов. Поэтому теперь уверен, что во всем виноват плохой бензин. 

«Есть один интересный момент».

Некачественный бензин – часто виновник стука клапанов. Однако нужно учесть особенности двигателя. Если регулировка зазоров осуществляется с помощью шайб, самостоятельно туда лезть не стоит. В случае гидрокомпенсаторов есть нюанс. Бывали случаи, что компенсаторы залипали при очень бережной и редкой езде, особенно когда рокеры сильно изношенны. Устраняется просто – нужно устроить ДВС 30-километровый пробег при большой нагрузке. И этого достаточно!

Материалы, маркировка, размеры

Обратный клапан для воды делают из нержавеющей стали, латуни, большие размеры из чугуна. Для бытовых сетей обычно берут латунь — не слишком дорого и долговечно. Нержавейка, безусловно, лучше, но выходит из строя обычно не корпус, а запорный элемент. Вот к его выбору и стоит подойти внимательно.

Для пластиковых водопроводных систем делают обратные клапаны из того же материала. Они бывают полипропиленовые, пластиковые (для ПНД и ПВД). Последние могут быть под сварку/склейку или резьбовые. Можно, конечно, впаять переходники на латунь, поставить латунный клапан, затем снова переходник с латуни на ППР или пластик. Но такой узел обходится дороже. Да и чем больше точек соединения, тем ниже надежность системы.

Для пластиковых и полипропиленовых систем есть обратные клапаны из того же материала

Материал запорного элемента — латунь, нержавеющая сталь или пластик. Тут, кстати, тяжело сказать, что лучше. Стальные и латунные долговечнее, но если между краем диска и корпусом попадает песчинка, клапан заклинивает и не всегда ему можно вернуть работоспособность. Пластик быстрее снашивается, но зато его не клинит. В этом плане он надежнее. Не зря некоторые производители насосных станций ставят обратные клапаны с пластиковыми дисками. И как правило, все работает лет 5-8 без сбоев. Потом обратный клапан начинает «травить» и его меняют.

Что указывается в маркировке

Несколько слов о маркировке обратного клапана. В ней указывается:

• Тип
• Условный проход
• Условное давление

• ГОСТ, по которому он изготовлен. Для России это ГОСТ 27477-87, но на рынке не только отечественная продукция.

Условный проход обозначается как ДУ или DN. При выборе этого параметра надо ориентироваться на другую арматуру или диаметр трубопровода. Они должны совпадать. Например, ставить будете обратный водяной клапан после погружного насоса, а к нему фильтр. Все три компоненты должны иметь одинаковый условный проход. Например, на всех должно быть написано ДУ 32 или DN 32.

Пару слов про условное давление. Это давление в системе, при котором запорная арматура сохраняет работоспособность. Брать ее надо точно не меньше вашего рабочего давления. В случае с квартирами — не менее проверочного. Оно по нормативу превышает рабочее на 50%, а в реальных условиях может быть и гораздо выше. Давление для вашего дома можно узнать в управляющей компании или у сантехников.

На что еще обратить внимание

С каждым изделием должен идти паспорт или описание. В нем указана температура рабочей среды. Не все клапаны могут работать с горячей водой или в системе отопления. Кроме того, указывается в каком положении они могут работать. Некоторые должны стоять только на горизонтали, другие только на вертикали. Есть и универсальные, например, дисковые. Поэтому они пользуются популярностью.

Давление открывания характеризует «чувствительность» арматуры. Для частных сетей редко имеет значение. Разве что на линиях подачи, близких к критической длине.

Еще обратите внимание на присоединительную резьбу — она может быть внутренней или наружной. Выбирайте, исходя из удобства установки

Не забывайте про стрелку, которая указывает направление движения воды.

Размеры обратных клапанов на воду

Размер обратного клапана на воду считается по условному проходу и выпускают их под все — даже самые маленькие или самые большие диаметры трубопроводов. Самый маленький ДУ 10 (10 мм условный проход), самый большой — ДУ 400. Есть они тех же размеров, что и вся другая запорная арматура: краны, вентили, сгоны и т.д. Еще к «размерам» можно отнести условное давление. Самое низкое — 0,25 МПа, самое высокое — 250 МПа.

Каждая фирма выпускает обратные клапаны для воды нескольких размеров

Это не значит, что любой из клапанов будет в любом варианте. Наиболее ходовые размеры — до DN 40. Дальше уже идут магистральные, а они приобретаются обычно предприятиями. В розничной сети вы их не найдете.

И еще, обратите внимание, что у разных фирм при одинаковом условном проходе, наружные габариты устройства могут отличаться. По длине — понятно

Тут камера, в которой находится запорная тарелка, может быть больше или меньше. Также отличаются и диаметры камер. А вот разница в районе присоединительной резьбы может быть только за счет толщины стенок. Для частных домов это не так и страшно. Тут максимальное рабочее давление 4-6 Атм. А для многоэтажек может быть критично.

Как проверить

Самый простой способ проверки обратного клапана — дунуть в него в направлении, которое его запирает. Воздух проходить не должен. Вообще. Никак. Еще попробуйте нажимать на тарелку. Шток должен ходить плавно. Без щелчков, трения, перекосов.

Как проверить обратный клапан: дунуть в него и проверить гладкость

Клапаны с полым стержнем и деформацией седла

В некоторых типах особо мощных двигателей используются выпускные клапаны с полым стержнем, заполненным металлическим натрием. Натрий при нагреве клапана до рабочей температуры расплавляется, превращаясь в жидкость. Этот расплав плещется в канале стержня и отводит тепло от головки клапана в стержень. Далее тепло передается через направляющую втулку клапана и поглощается системой охлаждения. Монолитная конструкция впускного и выпускного клапана при правильном выборе материалов обеспечивает, как правило, хорошие эксплуатационные характеристики автомобильных двигателей.

Клапан прижимается к седлу рабочей фаской, герметично закрывая камеру сгорания. Седло обычно формируется как элемент конструкции в отливке чугунной головки блока цилиндров — такое седло называется встроенным седлом. Седла обычно подвергаются индукционной закалке, чтобы можно было использовать неэтилированный бензин. Это обеспечивает замедление износа седел в процессе эксплуатации двигателя. В процессе износа седла клапан все глубже садится в него — утапливается. В тех случаях, когда коррозионная стойкость и износостойкость должны быть особенно высокими, всегда используются вставные седла. В алюминиевых головках седла и направляющие втулки клапанов — только вставные. Необходимо отметить, что в алюминиевых головках рабочая температура седел выпускных клапанов на 180°Ф (100°С) ниже, чем в чугунных. Вставные седла используются в качестве спасительной меры при восстановлении сильно поврежденных встроенных седел клапанов.

Деформация седла является основной причиной преждевременного выхода из строя клапанов. Деформация седла клапана может быть обратимой — как результат воздействия высокой температуры и давления, или необратимой — как результат действия внутренних механических напряжений. Механическое напряжение — это сила, действующая на тело, которая стремится изменить его форму.

Материалы для производства

Чугунный клапан

Для изготовления таких конструкций используют материалы, которые соответствуют необходимым требованиям, выставляемым для определенного вида труб и рабочих составов.

Клапан может быть изготовлен с использованием следующих материалов:

• чугуна для ковки или литейного (серого);
• нержавеющей или углеродистой стали;
• бронзы;
• инконеля, монеля и других металлов, в основу которых входит никель.

Из серого чугуна, например, в большинстве случаев изготавливают низкопробные приспособления. Бронза, ввиду своей высокой стойкости к коррозии, применяется для работы с коррозионно-активными материалами. Углеродистую сталь, как наиболее прочный из перечисленных металлов, используют там, где поддерживается высокое давление. Жаропрочный хромомолибденовый материал используют на производствах, где температура воздуха может подниматься до 600°С.

Для уплотнения и улучшения герметизации седла, штока клапана и затвора, в большинстве случаев используют графит, хлопок, резину или тефлон (все зависит от разновидности и температуры содержимого труб, а также от условий, в которых используется прибор).

Особенности работы

Клапаны постоянно подвержены воздействиям высокой температуры и давления. Это требует особого внимания к конструкции и материалам данных деталей. Особенно это касается выпускной группы, так как через них выходят горячие газы. Тарелка выпускного клапана в бензиновых двигателях может разогреваться до 800˚С – 900 ˚С, а в дизельных 500˚С – 700˚С. Нагрузка на тарелку впускного в несколько раз ниже, но и она достигает 300˚С, что также немало.

Именно поэтому в их производстве применяются жаропрочные сплавы металлов, содержащие легирующие присадки. Также выпускные клапаны часто имеют полый стержень с натриевым наполнителем. Это делается для лучшей терморегуляции и охлаждения тарелки. Натрий внутри стержня плавится, течет и забирает часть тепла с тарелки и переносит его на стержень. Так можно избежать перегрева детали.

Клапанный механизм двигателя

На седле в процессе работы может образоваться нагар. Чтобы избежать этого, применяют конструкции, которые вращают клапан. Седло представляет собой кольцо из высокопрочных стальных сплавов, которое напрессовывается непосредственно на для более плотного контакта.

Также для правильной работы механизма должен соблюдаться регламентированный тепловой зазор. От высоких температур детали расширяются, что может привести к неправильной работе клапана. Зазор выставляется между кулачками распредвала и толкателями путем подбора специальных металлических шайб определенной толщины или самих толкателей (стаканов). Если в двигателе применяются , то зазор регулируется автоматически.

Слишком большой тепловой зазор, будет препятствовать полному открытию клапана, а следовательно, цилиндры будут менее эффективно наполняться свежим зарядом. Маленький зазор (или его отсутствие) не позволит клапанам закрыться до конца, что приведет к их прогару и снижению .

Статьи раздела

Сердечные клапаны

Сколько клапанов в сердечном аппарате человека?

В здоровом сердце человека четыре клапана, которые по функции напоминают ворота: открываются, чтобы запустить кровь, и закрываются, не допуская ее обратного оттока.

левый атриовентрикулярный; трехстворчатый; аортальный; клапан легочного ствола.

Левый атриовентрикулярный

Митральный клапан играет большую роль в работе сердца и имеет следующие составляющие:

атриовентрикулярное кольцо из соединительной ткани; створки и мышечный аппарат; хорды из сухожилий и связок.

Митральный сердечный клапан связывает левое предсердие и левый желудочек. Он состоит из двух створок: аортальной и митральной. Количество створок у каждого человека может варьироваться, что считается нормой. Согласно исследованиям, большая часть половины населения имеет две створки, у остальных может присутствовать от трех до пяти.

Как он функционирует?

При его открытии происходит выброс крови сквозь атриовентрикулярный проход из левого предсердия в левый желудочек. При систолическом сокращении желудочка происходит закрытие сердечного элемента. Это очень важный момент, который не позволит крови возвратиться в предсердие. Далее кровяной ток проникает в аорту, а из нее – в гемодинамическое русло большого круга кровеносной системы.

Трехстворчатый

Он объединяет между собой правое предсердие и правый желудочек и состоит, соответственно, из трех створок треугольной формы (передняя, задняя и промежуточная). У детей могут наблюдаться дополнительные створки, которые со временем преобразуются и исчезают.

При открытии предсердно-желудочкового клапана кровь попадает из правого предсердия в правый желудочек. При наполнении желудочка происходит автоматическое сокращение сердечной мышцы, которое выталкивает кровь в легочный ствол малого круга кровообращения.

Аортальный

Основная функция – закрытие просвета в сердечную аорту. Его составляющие – три полулунные створки, просвет которых открывается в период сократительных мышечных движений левого желудочка. Он заслоняет левый желудочек, поэтому артериальная кровь не может вернуться в сердце.

Створки аортального клапана сердца представляют собою тонкую полоску из волокнистого слоя, который покрывает эндотелиальная, субэндотелиальная и эластичная ткань. Створки соединяются комиссурами:

передняя (соединяет правую и левую створку); правая (смыкает правую и заднюю створку); задняя (совмещает левую и заднюю створку).

Клапан легочного ствола

Составляющие элементы клапана легочного ствола – это фиброзное кольцо и перегородка ствола, к которой прикрепляются три полулунные створки. Легочный ствол вначале имеет расширение, в котором расположен воронкообразный спуск в виде синусов легочного ствола. Полулунные створки берут начало из волокнистого кольца и представляют собою складку эндокарда.

Расположение клапана находится на границе с легочным стволом. Когда происходит сжатие правого желудочка, то, соответственно, увеличивается кровяное давление, которое открывает просвет в легочную артерию. На стадии расслабления правого желудочка происходит автоматическое закрытие сосуда, поэтому обратное поступление крови из легочного ствола невозможно.

https://youtube.com/watch?v=_cBhbX7ce54

Сердце человека имеет четыре клапана. При нормальном функционировании эти клапаны открываются таким образом, чтобы направлять поток крови в нужном направлении и не допускать оттока крови в обратную сторону.

Сочетанные поражения аортального, трехстворчатого и митрального клапана Симптомы клапанной болезни сердца Лечение сочетанных клапанных поражений сердца

Если сердечные клапаны не справляются со своей задачей, возникают такие виды дефектов, как:

1. Регургитация.

Кровь просачивается через клапан в неправильном направлении.

2. Пролапс митрального клапана.

Митральный клапан с «гибкими» створками не закрывается правильно, при этом створки как бы выдуваются под напором крови. Это одно из самых распространенных заболеваний клапанов сердца. Иногда пролапс вызывает регургитацию.

3. Стеноз.

Клапан не открывается в достаточной степени и блокирует кровоток.

Рисунок 1. Виды сердечных клапанов

Сочетанные поражения клапанов могут присутствовать с рождения или являются следствием инфекций, сердечных приступов или ревматических болезней сердца.

Некоторые проблемы клапанов являются незначительными и не нуждаются в лечении. Другие могут требовать лечения медикаментами, медицинских хирургических процедур.

Дроссельный клапан.

Клапаны этого типа используются для регулирования и перекрытия расхода газа, жидкости или двухфазных потоков. Заслонка, толщина которой мала по сравнению с ее диаметром, похожа на две столовые тарелки, сложенные навстречу друг другу. Корпус клапана сравнительно короткий, а проходное отверстие обычно имеет уплотнение из мягкого материала. Шток клапана проходит через заслонку. Когда клапан закрыт, заслонка располагается перпендикулярно потоку, плотно прилегая к мягкой прокладке в корпусе. При вращении штока в подшипниках заслонка поворачивается; когда клапан полностью открыт, заслонка располагается параллельно потоку.

Назначение

Клапаны имеют большое число разновидностей. В зависимости от назначения они подразделяются на запорные, регулирующие, предохранительные, перепускные, отсечные, обратные и др.

• Обратные клапаны пропускают среду в одном направлении и предотвращают её движение в противоположном. С помощью обратной арматуры защищается различное оборудование, трубопроводы, насосы и сосуды под давлением, а также возможно существенно ограничить течь рабочей среды из системы при разрушении её участка.
• Запорные клапаны применяются для полного перекрытия своего проходного сечения, а следовательно потока рабочей среды.
• Предохранительные клапаны применяются для защиты технологической системы и трубопроводов от недопустимого превышения давления рабочей среды за счет ее частичного выпуска из защищаемой системы
• Регулирующие клапаны применяются для регулирования давления или расхода жидкости.
• Смесительные клапаны предназначены для смешивания потоков жидкостей в различных системах водоснабжения.
• Перепускной клапан предназначен для поддержания давления среды на требуемом уровне путём перепуска её через ответвление трубопровода.
• Отсечной клапан предназначен для быстрого отключения трубопровода или его части при аварийной ситуации или по технологическим требованиям.
• Электромагнитный (соленоидный) клапан применяется в качестве регулирующего и запорного устройства при осуществлении быстрого дистанционного управления (отключения или включения) потоками жидкости, пара, воздуха или газа любой трубопроводной системы.