Выбор обратного клапана для пищевой промышленности

Обратным клапаном называется устройство, которое монтируется в систему трубопроводов и служит для предотвращения течения жидкости в направлении, противоположном рабочему. Аварийная ситуация возникает по разным причинам: выход из строя насоса, разрыв трубопровода, технологическое падение давления на каком-либо участке и т.д. В таких случаях обратный клапан срабатывает автоматически, перекрывая трубу на своей линии.

Принцип работы

Принцип работы обратного клапана для пищевой промышленности, сантехнических инженерных систем или другой сферы использования предельно простой. В закрытом положении затвор прижимается к седлу пружиной или под действием собственного веса. После включения насоса жидкость, движущаяся под напором, преодолевает сопротивление пружины и отодвигает заслонку. При падении давления ниже нормы, пружина возвращает затвор в исходное состояние и отверстие закрывается. Для обеспечения герметичности ставится уплотнение.

Классификация обратных клапанов

Все обратные клапаны можно разделить на две большие группы: подъемные и поворотные (одно- или многодисковые).

У первых заслонка совершает возвратно-поступательное движение. У вторых — вращается относительно оси, которая может не совпадать с центром седла клапана. Кроме того, клапаны могут быть пружинными, с возвратом рабочего органа в исходное положение силой пружины. И беспружинными — с обратным ходом под действием собственного веса.

Подъемные клапаны

• Дисковый (тарельчатый). Внутри устройства имеется диск, который в закрытом положении прижимается к седлу пружиной. Такие клапаны часто используются в качестве запорной арматуры для пищевого производства. В этом случае материалом для них служит нержавеющая сталь, а тарелка делается плавающего типа, чтобы можно было быстро, легко и качественно промыть узел.
  
  Большинство моделей при ремонте не требуют снятия клапана с трубопровода. Недостатком является плохая функциональность в условиях загрязненной рабочей среды. Вместо тарелки, в качестве рабочего органа, может использоваться шар, который также сжимает пружину под давлением и совершает возвратно-поступательные движения по оси течения жидкости.
  
  
• Золотникового типа. Устройство аналогично предыдущему, но вместо тарелки применяется золотник. Особенностью такой конструкции является ее исключительно горизонтальная установка — это нужно для обеспечения вертикального положения золотника.


• Шаровый. В этом клапане имеется шар, который под давлением жидкости не просто сдвигается назад, а еще и уходит в боковой карман, расположенный под углом 45 град к оси трубопровода. При падении давления шар опускается под действием пружины или собственного веса. Применяется в бытовых сантехнических системах, а также на трубопроводах небольших диаметров.

Поворотные клапаны

• Лепестковый. В основе конструкции — поворотный механизм с осью вращения, расположенной выше центра сечения впускной трубы. Могут быть с откидной створкой (захлопкой) или с золотником. Хорошо работают на трубопроводах большого диаметра, не боятся загрязненной рабочей жидкости. Недостатком является повышенный износ на больших трубах из-за того, что тяжелый золотник сильно бьет по седлу.
  
  С целью недопущения подобного дефекта, поворотные клапаны делают в двух исполнениях: обычные и безударные. Первые ставят при диаметре системы менее 400 мм, с оборудованием, не чувствительным к гидроударам. У вторых предусмотрена смягченная посадка захлопки. Кроме того, при использовании на трубопроводах большого диаметра, рекомендуется устанавливать демпфер.
  
  
• Двухстворчатый (баттерфляй). Рабочим органом являются два лепестка (створки) с осью вращения, проходящей через центр трубы. Прижимаются к седлу пластинами с пружиной. Под давлением жидкости складываются по направлению один к другому, двигаясь, подобно крыльям бабочки, за что и получили свое название. Этот вид также нередко используется в производстве пищевой арматуры.

Материалы изготовления

Для изготовления обратных клапанов применяются различные материалы:

• бронза (для корпусов);
• латунь;
• чугун (в основном, для фланцевых);
• сталь, в т.ч. нержавеющая и другие.

Для пищевой арматуры, к которой относятся и молочные обратные клапаны, лучшим материалом является нержавейка. Она характеризуется уникальным сочетанием превосходных физико-технических свойств и соответствием санитарно-гигиеническим требованиям. Эта сталь достаточно прочная, долговечная, хорошо поддается обработке и не слишком дорогая. В то же время, ее гладкая поверхность легко моется и предоставляет минимальные условия для развития болезнетворных микроорганизмов.

Одним из наиболее популярных видов нержавеющей стали для пищевого, молочного производства на сегодняшний день является шведская AISI 304 (для деталей, не контактирующих с продуктами питания, AISI 316 (L) (для контактирующих).

Пружина может быть сделана из AISI 301. Основной материал уплотнения — EPDM. Опционально, в зависимости от перекачиваемой среды, применяются NBR, FPM, силикон и другие.

Типы соединений клапанов

Для монтажа в систему трубопроводов применяются различные типы соединений: под сварку, фланцевые, на хомутах (кламп), резьбовые (муфтовые). По стандартам DIN и SMS резьба наносится только снаружи, по ISO — снаружи или внутри.

Еще один тип клапанов — межфланцевые. Они зажимаются между фланцами труб. Отличаются небольшими размерами и весом. Работают надежно, могут ставиться под разным углом наклона. Их недостаток в том, что для ремонта или очистки устройства, надо разбирать соединение.

Выбор требуемого клапана

При выборе обратного клапана учитываются следующие факторы:

• диаметр трубопровода;
• максимальное давление жидкости;
• способ крепления к трубам;
• место установки;
• санитарно-гигиенические нормативы.

В некоторых случаях принимается во внимание гидравлическое сопротивление клапана (потери напора), которое у данного устройства относительно высокое. По давлению надо помнить, что номинальное определяется при Т = + 20 град С. Если рабочая жидкость имеет более высокую температуру, то этот показатель уменьшается.

Правильная установка обратного клапана

Главное правило установки обратного клапана заключается в том, что рабочая жидкость должна двигаться внутри него в направлении, согласно стрелке, выбитой на корпусе изделия. Если же по какой-то причине этот указатель отсутствует (и такое бывает), то монтировать надо, исходя из конструкции устройства. То есть так, чтобы заслонка открывалась под давлением движущейся жидкости.

В инструкциях обратных клапанов некоторых фирм пишется, что эти изделия можно ставить, исходя только из движения рабочей жидкости «по стрелке», без учета их пространственной ориентации. Тем не менее, есть общее правило, согласно которому рекомендуется монтировать клапаны горизонтально или вертикально, с течением жидкости «снизу — вверх». Устанавливать такие запорные узлы с направлением движения «сверху — вниз» не желательно. Золотниковый клапан можно ставить только в горизонтальном положении.