Обратный клапан , обратный клапан , обратный клапан , удерживающий клапан , донный клапан или односторонний клапан — это клапан , который обычно позволяет жидкости ( жидкости или газу ) течь через него только в одном направлении. [1]
Обратные клапаны — это двухпортовые клапаны, то есть они имеют два отверстия в корпусе, одно для входа жидкости, а другое для выхода жидкости . Существуют различные типы обратных клапанов, используемых в самых разных областях. Обратные клапаны часто являются частью обычных бытовых предметов. Хотя они доступны в широком диапазоне размеров и цен, обратные клапаны, как правило, очень маленькие, простые и недорогие. Обратные клапаны работают автоматически, и большинство из них не управляются человеком или каким-либо внешним управлением; соответственно, большинство из них не имеют ручки или штока клапана. Корпуса (внешние оболочки) большинства обратных клапанов изготовлены из пластика или металла.
Важной концепцией в обратных клапанах является давление открытия , которое представляет собой минимальный перепад давления на входе и выходе, при котором клапан будет работать. Обычно обратный клапан проектируется и, следовательно, может быть указан для определенного давления открытия.
Шаровой обратный клапан — это обратный клапан, в котором закрывающим элементом, подвижной частью для блокировки потока, является шар. В некоторых шаровых обратных клапанах шар подпружинен , чтобы удерживать его закрытым. Для конструкций без пружины требуется обратный поток, чтобы переместить шар к седлу и создать уплотнение. Внутренняя поверхность основных седел шаровых обратных клапанов более или менее коническая, чтобы направлять шар в седло и образовывать положительное уплотнение при остановке обратного потока.
Шаровые обратные клапаны часто очень маленькие, простые и дешевые. Они обычно используются в дозирующих кранах мини-насосов для жидкостей или гелей, распылительных устройствах, некоторых резиновых грушах для перекачивания воздуха и т. д., ручных воздушных насосах и некоторых других насосах , а также многоразовых дозирующих шприцах. Хотя шарики чаще всего изготавливаются из металла, они могут быть изготовлены из других материалов; в некоторых специализированных случаях из высокопрочных или инертных материалов, таких как сапфир . Высокопроизводительные насосы для жидкостной хроматографии и аналогичные устройства высокого давления обычно используют небольшие впускные и выпускные шаровые обратные клапаны с шариками из (искусственного) рубина и седлами из сапфира [6] или и шариком, и седлом из рубина [7] для твердости и химической стойкости. После длительного использования такие обратные клапаны могут со временем износиться или в седле может образоваться трещина, требующая замены. Поэтому такие клапаны изготавливаются сменными, иногда помещаются в небольшой пластиковый корпус, плотно прилегающий к металлическому фитингу , который может выдерживать высокое давление и который ввинчивается в головку насоса. [ необходима ссылка ]
.jpg/1280px-Brass-Spring-Check-Valve_82799-480x360_(4999932405).jpg)
Существуют похожие обратные клапаны, где диск не является шаром, а имеет другую форму, например, тарельчатый клапан , приводимый в действие пружиной. Шаровые обратные клапаны не следует путать с шаровыми клапанами , которые представляют собой другой тип клапана, в котором вращающийся на штифте шар действует как управляемый ротор, останавливая или направляя поток.
Мембранный обратный клапан использует гибкую резиновую диафрагму, расположенную так, чтобы создать нормально закрытый клапан. Давление на стороне входа должно быть больше давления на стороне выхода на определенную величину, известную как перепад давления, чтобы обратный клапан открылся, позволяя потоку. Как только положительное давление прекращается, диафрагма автоматически изгибается обратно в исходное закрытое положение. [8] Этот тип используется в респираторах (лицевых масках) с клапаном выдоха .
Поворотный обратный клапан (или наклонный дисковый обратный клапан) — это обратный клапан, в котором диск, подвижная часть для блокировки потока, качается на шарнире или цапфе , либо на седле, чтобы заблокировать обратный поток, либо от седла, чтобы разрешить прямой поток. Поперечное сечение отверстия седла может быть перпендикулярно центральной линии между двумя портами или под углом. Хотя поворотные обратные клапаны могут быть разных размеров, большие обратные клапаны часто являются поворотными обратными клапанами. Распространенная проблема, вызванная поворотными обратными клапанами, известна как гидравлический удар . Это может произойти, когда поворотный обратный клапан закрывается, и поток резко останавливается, вызывая скачок давления, приводящий к ударным волнам высокой скорости, которые действуют на трубопровод и клапаны, создавая большую нагрузку на металлы и вибрации в системе. Необнаруженный гидравлический удар может разорвать насосы, клапаны и трубы в системе. [9]
Примером такого типа клапана является клапан-заслонка в механизме смыва-унитаза. Давление в баке, удерживающее его закрытым, преодолевается путем ручного подъема заслонки. Затем он остается открытым до тех пор, пока бак не опустеет, а заслонка не упадет под действием силы тяжести. Другой разновидностью этого механизма является клапан - заслонка , используемый в таких приложениях, как пожаротушение и системы пожарной безопасности. Шарнирный затвор остается открытым только в направлении входящего потока. Клапан-заслонка часто также имеет пружину, которая удерживает затвор закрытым, когда нет прямого давления. Другим примером является обратный клапан (для системы санитарного дренажа), который защищает от затопления, вызванного обратным потоком сточных вод. Такой риск чаще всего возникает в системах санитарного дренажа, подключенных к системам общесплавной канализации, и в системах дренажа дождевой воды. Он может быть вызван интенсивными осадками, оттепелью или наводнением.
Обратный клапан-бабочка — это вариант обратного клапана с двумя откидными створками, которые действуют как обратные клапаны для предотвращения обратного потока. Его не следует путать с одноименным клапаном-бабочкой , который используется для регулирования потока и не имеет функции одностороннего потока.
Обратный клапан — это обратный клапан с ручным управлением для остановки потока независимо от направления потока или давления. Помимо закрытия в ответ на обратный поток или недостаточное прямое давление (нормальное поведение обратного клапана), он также может быть намеренно закрыт внешним механизмом, тем самым предотвращая любой поток независимо от прямого давления.
Подъемно-обратный клапан — это обратный клапан, в котором диск, иногда называемый подъемником , может быть поднят со своего седла более высоким давлением впускной или восходящей жидкости, чтобы обеспечить поток на выпускной или нисходящей стороне. Направляющая удерживает движение диска по вертикальной линии, так что клапан может впоследствии правильно сесть. Когда давление больше не будет выше, сила тяжести или более высокое нисходящее давление заставят диск опуститься на свое седло, закрыв клапан, чтобы остановить обратный поток.
Встроенный обратный клапан — это обратный клапан, аналогичный подъемному обратному клапану. Однако этот клапан обычно имеет пружину, которая «поднимается», когда на стороне входа клапана есть давление. Давление, необходимое на стороне входа клапана для преодоления натяжения пружины, называется «давлением открытия». Когда давление, проходящее через клапан, опускается ниже давления открытия, пружина закрывает клапан, предотвращая обратный поток в процессе. [10]
Клапан «утконос» — это обратный клапан, в котором поток проходит через мягкую трубку, выступающую в сторону нисходящего потока. Противодавление сжимает эту трубку, перекрывая поток.
Пневматические обратные клапаны обеспечивают возможность блокировки клапана, тем самым предотвращая поток в любом направлении. Это может быть использовано, например, если участок с опасными материалами должен быть защищен от паводковых вод, однако также важно, чтобы материалы не могли протечь, например, во время передачи между судами.
Пластинчатый клапан — это обратный клапан, образованный гибким плоским листом, который герметизирует пластину с отверстием. Давление открытия очень низкое, подвижная часть имеет небольшую массу, что обеспечивает быструю работу, сопротивление потоку умеренное, а уплотнение улучшается при противодавлении. Они обычно встречаются в двухтактных двигателях внутреннего сгорания в качестве впускного клапана для объема картера и в воздушных компрессорах в качестве впускных и выпускных клапанов для цилиндра(ов). Хотя пластинчатые клапаны обычно используются для газов, а не для жидкостей, регулирующие клапаны очистки воды марки Autotrol спроектированы как набор пластинчатых клапанов, использующих преимущество уплотнительной характеристики, выборочно заставляя некоторые пластины открываться для установления пути потока. [11]
Обратный клапан — это обратный клапан, используемый в системах жидкостного отопления и охлаждения для предотвращения нежелательного пассивного гравитационного потока. Обратный клапан — это простой поток, поднимаемый гравитационным закрытием, из тяжелого металла, предназначенный для низкого сопротивления потоку, многих десятилетий непрерывной работы и для самоочистки мелких частиц, обычно встречающихся в жидкостных системах, с уплотнительных поверхностей. Для достижения самоочистки, заглушка, как правило, не коническая. Круглая выемка в грузе, которая подходит к соответствующему узкому гребню на ободе отверстия, является обычной конструкцией. Применение по своей сути допускает умеренную скорость обратной утечки, идеальное уплотнение не требуется. Обратный клапан имеет рабочий винт, позволяющий удерживать клапан открытым, противоположность управлению на запорно-обратном клапане, как вспомогательное средство для заполнения системы и для продувки воздуха из системы. [12]
Несколько обратных клапанов могут быть соединены последовательно. Например, двойной обратный клапан часто используется в качестве устройства предотвращения обратного потока , чтобы предотвратить попадание потенциально загрязненной воды обратно в муниципальные водопроводные линии . Существуют также обратные клапаны с двойным шаром , в которых последовательно в одном корпусе расположены две комбинации шар/седло для обеспечения надежного герметичного закрытия при блокировании обратного потока; а также поршневые обратные клапаны, пластинчатые обратные клапаны и шароконические обратные клапаны.
Обратные клапаны часто используются с некоторыми типами насосов. Поршневые и диафрагменные насосы, такие как дозирующие насосы и насосы для хроматографии, обычно используют впускные и выпускные шаровые обратные клапаны. Эти клапаны часто выглядят как небольшие цилиндры, прикрепленные к головке насоса на впускных и выпускных линиях. Многие подобные насосоподобные механизмы для перемещения объемов жидкостей используют обратные клапаны, такие как шаровые обратные клапаны. Питающие насосы или инжекторы , которые подают воду в паровые котлы, оснащены обратными клапанами для предотвращения обратного потока.
Обратные клапаны также используются в насосах, которые подают воду на водные горки . Вода на горку течет по трубе, которая также является башней, удерживающей ступени на горке. Когда объект с горкой закрывается на ночь, обратный клапан останавливает поток воды через трубу; когда объект открывается на следующий день, клапан открывается, и поток возобновляется, делая горку снова готовой к использованию. [13]
Обратные клапаны используются во многих жидкостных системах, например, на химических и электростанциях , а также во многих других промышленных процессах.
Типичные области применения в ядерной промышленности — системы управления питательной водой, линии сброса, подпиточная вода, различные технологические системы, системы N2, а также системы мониторинга и отбора проб. [14] В авиации и космонавтике обратные клапаны используются там, где присутствует сильная вибрация, большие перепады температур и едкие жидкости. Например, управление топливом в двигателях космических аппаратов и ракет-носителей для систем управления реакцией (RCS) и систем управления ориентацией (ACS), а также гидравлические системы самолетов. [15] [16]
Обратные клапаны также часто используются, когда несколько газов смешиваются в один газовый поток. Обратный клапан устанавливается на каждом из отдельных газовых потоков, чтобы предотвратить смешивание газов в исходном источнике. Например, если необходимо смешать топливо и окислитель, то обратные клапаны обычно используются как на источниках топлива, так и на источниках окислителя, чтобы гарантировать, что исходные газовые баллоны остаются чистыми и, следовательно, невоспламеняющимися.
В 2010 году Лаборатория реактивного движения НАСА немного модифицировала простую конструкцию обратного клапана с целью хранения жидких образцов, указывающих на жизнь на Марсе, в отдельных резервуарах устройства, не опасаясь перекрестного загрязнения. [17]
Когда система питьевого водоснабжения подключается к не отвечающей санитарным нормам системе, например, к разбрызгивателям для полива газонов, посудомоечной или стиральной машине , для предотвращения повторного попадания загрязненной воды в систему бытового водоснабжения используется обратный клапан, называемый устройством предотвращения обратного потока .
Некоторые типы оросительных систем и капельных оросителей имеют встроенные небольшие обратные клапаны, которые не допускают опорожнения линий при отключении системы.
Обратные клапаны, используемые в бытовых системах отопления для предотвращения вертикальной конвекции, особенно в сочетании с солнечными тепловыми установками, также называются гравитационными тормозами.
Системы сбора дождевой воды , подключенные к основному водопроводу поставщика коммунальных услуг, могут быть оснащены одним или несколькими обратными клапанами для предотвращения загрязнения основного водопровода дождевой водой.
Гидравлические домкраты используют шаровые обратные клапаны для создания давления на подъемной стороне домкрата.
Обратные клапаны обычно используются в надувных изделиях , таких как игрушки, матрасы и лодки. Это позволяет надувать объект без постоянного или непрерывного давления воздуха.
Фрэнк П. Коттер разработал «простой самоуплотняющийся обратный клапан, приспособленный для подсоединения к трубным соединениям без необходимости использования специальных фитингов и который можно легко открыть для осмотра или ремонта» (патент США 865,631) в 1907 году.
Никола Тесла изобрел обманчиво простой односторонний клапан для жидкостей в 1916 году, названный клапаном Теслы . Он был запатентован в 1920 году (патент США 1,329,559).
{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )