Обратный клапан на воду: устройство, принцип действия, для чего применяется

Установка систем индивидуального или локального водоснабжения индивидуальных домов, городской застройки с организацией забора воды из скважины или колодца не обходится без установки обратного клапана. На сегодняшний день это самый простой и одновременно наиболее эффективный способ обеспечения работоспособности насосного оборудования и распределительных сетей. Однако, несмотря на свою универсальность конструкции этих устройств имеют существенные отличия, что и сказывается на условиях установки и применения.

Обратный клапан в системах водоснабжения

Работа систем водоснабжения жилых домов, промышленных и гражданских объектов основана на принципе непрерывной подачи воды под давлением. Для небольших локальных систем используются водонапорные башни, создающие давление столба воды в трубах для подачи потребителю. Для индивидуальных потребителей, устанавливаются гидрофоры, которые имитируют систему водопровода за счет создания в системе необходимого давления путем установки гидроаккумулятора.

Важным элементом в обоих этих системах выступает устройство, которое обеспечивает наполнение и удержание воды в резервуаре, независимо от того это водонапорная башня или гидроаккумулятор. Этим устройством выступает обратный клапан. Принцип действия этого устройства основан на автоматическом перекрытии потока воды, в случае, если начинается ее обратный ход. Клапан является устройством прямого действия — подобно ниппелю автошины он пропускает через себя поток только в одном направлении и мгновенно блокирует его при обратном ходе. При всем этом устройство не требует внешнего управления — все работает автоматически, без вмешательства человека.

Устройство обратного клапана для воды

Применяемые в системах водоснабжения устройства, хотя и имеют ряд отличий в конструкции корпуса и внутренних механизмов, из-за чего находят свое применение для разных типов установок и систем имеют и многое общего, что объединяет их в один класс.
Устройство состоит из основных частей и механизмов:

Корпус;
Клапанную задвижку;
Механизм открытия;
Регулирующий механизм.

Корпус имеет места для подключения к водопроводу. Клапанная задвижка может иметь несколько вариантов конструкции и выполняться из разных материалов, но независимо от конструкции и материала, из которого она изготовлена это основной элемент устройства, ради которого и устанавливается клапан.

Учитывая то, что часто показатели водяных горизонтов имеют сезонный характер изменений, для установки в водопроводных системах применяются регулируемые приборы, которые при необходимости настраиваются на нужные параметры. Установка нужного предела срабатывания задвижки устанавливается при помощи механизма регулировки.

Обратные клапана различают, кроме всего, еще и по конструкции запирающего механизма:

Эластичный клапан — захлопка;
Затвор — клапан из жесткого материала с прижимающим механизмом в виде пружины.

Основные виды конструкций

Применяемые в системах водопроводов типы клапанов имеют свои отличия как по конструкции, так и по материалу изготовления. В зависимости от назначения системы применяют:

Устройства затворами из шаров;
Подъемно-золотниковые виды устройства;
Дисковые типы запирающих устройств;
Подъемно-поворотные устройства.

Шариковые виды клапанов применяются в основном на небольших по диаметру водопроводах. Конструкция представляет собой конусную камеру, в которой помещен металлический шарик, прижимаемый металлической пружиной. Под давлением воды он открывает полость клапана и пропускает воду при этом пружина сжимается. Как только давление воды ослабевает, пружина возвращает шарик на место и перекрывает отверстие.
Золотниковые типы устройств отдаленно напоминают вентиль. Здесь подача воды осуществляется снизу под золотниковый узел, который прижимается сверху пружиной.

Подъемно поворотные устройства имеют в своем составе крышку и рычаги которые в случае изменения направления движения воды просто захлопывается. Такие устройства устанавливаются в горизонтальном положении. Плюсом такого устройства выступает возможность проводит периодическую разборку и чистку рабочих органов.

Дисковые типы затворных клапанов состоят из диска и направляющего штока. Диск закреплен на штоке и с одной стороны подпружинен металлической пружиной. Принцип действия ничем не отличается от принципа действия других обратных клапанов.

Общая схема применения устройства и принцип его работы в системе

Разнообразие конструкций устройств позволяет обеспечить широкое их применение с учетом технических особенностей и условий установки.
Традиционно для систем водопроводов применяется несколько типов установки устройств. Это вызвано необходимостью обеспечения работоспособности систем с учетом глубины забора воды с водоносного горизонта, протяженность трубопровода, наличием водонапорной башни или гидроаккумулирующего устройства.

Для индивидуальной системы водопровода с гидроаккумулятором и забором воды из закрытого источника воды применяются устройства, устанавливаемые непосредственно в источник водоснабжения.

Устройство подсоединяется к заборной трубе и опускается на глубину. В таком варианте установки работа клапана осуществляется по следующей схеме:
После установки устройства, подключения сетчатого фильтра заборная труба опускается в скважину;
Труба подсоединяется к электронасосу на поверхности;
Внутренний объем заборной трубы и насоса заполняется водой.
После включения насоса, вода из трубы под действием вакуума поступает в гидроаккумулятор и создает разреженность среды в трубе;
Под действием разреженного пространства открывается захлопка и вода из скважины поступает в систему водопровода.
При заполнении гидроаккумулятора и достижении необходимого давления внутри водопровода автоматика отключает электронасос;
При выключенном насосе вода в подающей трубе начинает обратное движение, и давит на заслонку;
Заслонка обратного клапана перекрывает отвод воды за пределы трубы, таким образом сохраняя давление внутри трубопровода.

Внимание! Для неглубоких скважин, для которых применяются насосы бытовых насосных станций достаточно одного обратного клапана. При этом достаточно и одного фильтра грубой очистки, для фильтрации крупных вкраплений нерастворимых частиц.

Применение обратного клапана в локальных системах водопровода

Локальные системы водоснабжения, имеющие в своем составе не одну, а несколько скважин, сотни метров трубопроводов и водонапорную башню оборудуются обратными клапанами разных конструкций и назначений.
Первым местом где применяется прямоточный клапан выступает погруженный скважинный насос, над которым сразу и устанавливается клапан. Принцип его установки прост, он, как и в индивидуальном варианте водопровода удерживает в подающей трубе напор воды. Такое расположение обязательно ввиду того, что глубина водозабора может иметь несколько десятков метров.

Следующее место установки — на поверхности, перед системой нагнетающих насосов. Вода, поступая из всасывающей трубы, подается на нагнетающие насосы, которые повышают давление воды, и она, таким образом, попадает в водонапорную башню. Здесь установка связана с тем, что при остановке поверхностных насосов вода не уходила обратно в скважину, и не создавала избыточное давление.

Третье место, где устанавливается устройство — выход из водонапорной башни. Правда, при этом клапан здесь обеспечивает беспрепятственный проток воды из башни в систему, а обратный ход блокируется.

В дальнейшем установка обратных клапанов диктуется необходимостью поддержания рабочего давления в системе и предотвращения ее завоздушивания. Установка осуществляется обычно в распределительных колодцах, в местах где есть ответвления. При разгерметизации трубопровода в месте прорыва для проведения ремонтных работ не требуется полностью стравливать давление и сливать воду — достаточно просто заблокировать участок, перекрыв подающий вентиль. А обратные клапаны на отрезках, идущих ниже к потребителю, просто перекроют отток воды.

В целом, применение обратных клапанов в водопроводных системах обеспечивают экономию ресурсов, прежде всего электроэнергии на 30-35%, экономия же воды составляет около 15-20% по сравнению с системами, где обратный клапан не применяется.