Zawór zwrotny - Check valve

Zawór zwrotny z uchylną tarczą z inconelu

Sprawdź symbol zaworu na schematach rurociągów i oprzyrządowania . Strzałka pokazuje kierunek przepływu.

Zawór zwrotny podnoszenia pionowego

Zawór zwrotny , zawór zwrotny , zawór refluksu , zawór retencji , zawór zwrotny lub zawór jednokierunkowy jest zaworem normalnie pozwala płyn ( ciecz lub gaz ) przepływa przez niego tylko w jednym kierunku.

Zawory zwrotne są zaworami dwudrogowymi, co oznacza, że mają dwa otwory w korpusie, jeden dla płynu, a drugi dla płynu . Istnieją różne typy zaworów zwrotnych stosowanych w wielu różnych zastosowaniach. Zawory zwrotne są często częścią typowych artykułów gospodarstwa domowego. Chociaż są one dostępne w wielu rozmiarach i kosztach, zawory zwrotne są generalnie bardzo małe, proste i niedrogie. Zawory zwrotne działają automatycznie i większość z nich nie jest kontrolowana przez osobę lub żadną zewnętrzną kontrolę; w związku z tym większość z nich nie ma żadnej rączki ani trzpienia zaworu. Korpusy (skorupy zewnętrzne) większości zaworów zwrotnych są wykonane z tworzywa sztucznego lub metalu.

Ważną koncepcją w zaworach zwrotnych jest ciśnienie krakingu, które jest minimalną różnicą ciśnienia przed wlotem i wylotem, przy której zawór będzie działał. Zazwyczaj zawór zwrotny jest przeznaczony i dlatego można go określić dla określonego ciśnienia pękania.

Terminologia techniczna

Ciśnienie pękania — Odnosi się do minimalnej różnicy ciśnień wymaganej między wlotem i wylotem zaworu, przy której pojawia się pierwszy wskaźnik przepływu (stały strumień pęcherzyków). Ciśnienie pękania jest również znane jako ciśnienie powodujące wysiadanie (ciśnienie) lub ciśnienie otwarcia.

Ciśnienie ponownego zamknięcia — odnosi się do różnicy ciśnień między wlotem i wylotem zaworu podczas procesu zamykania zaworu zwrotnego , przy którym nie ma widocznej szybkości przecieku. Ciśnienie ponownego uszczelnienia jest również znane jako ciśnienie uszczelniające, głowica gniazda (ciśnienie) lub ciśnienie zamykające.

Przeciwciśnienie – ciśnienie wyższe na wylocie kształtki niż na wlocie lub w punkcie przed prądem

Rodzaje zaworów zwrotnych

Napastnik przez dołek odpycha piłkę, która blokowała drugą stronę dołka, umożliwiając przepływ. Ruch kuli ściska sprężynę.

Przepływ wsteczny popycha piłkę do dołka, zapobiegając przepływowi na zewnątrz przez dołek. Sprężyna rozszerza się, aby pomóc utrzymać piłkę na miejscu.

Kulowy zawór zwrotny w pozycji otwartej, aby umożliwić przepływ do przodu i pozycji zamkniętej, aby zablokować przepływ wsteczny

Zaworu zwrotnego jest zawór zwrotny, w którym element zamykający, przy czym część ruchoma do blokowania przepływu jest kulka. W niektórych kulowych zaworach zwrotnych kula jest obciążona sprężyną, aby utrzymać ją w stanie zamkniętym. W przypadku konstrukcji bez sprężyny wymagany jest przepływ wsteczny, aby przesunąć kulę w kierunku gniazda i utworzyć uszczelnienie. Wewnętrzna powierzchnia głównych gniazd kulowych zaworów zwrotnych jest mniej lub bardziej stożkowa, aby wprowadzić kulę do gniazda i utworzyć wymuszone uszczelnienie podczas zatrzymywania przepływu wstecznego.

Zawory zwrotne kulowe są często bardzo małe, proste i tanie. Są one powszechnie stosowane w króćcach dozujących do minipomp do cieczy lub żelu, urządzeniach rozpylających, niektórych gumowych bańkach do pompowania powietrza itp., ręcznych pompkach powietrznych i niektórych innych pompach oraz strzykawkach dozujących wielokrotnego napełniania. Chociaż kulki są najczęściej wykonane z metalu, mogą być wykonane z innych materiałów; w niektórych specjalistycznych przypadkach z bardzo trwałych lub obojętnych materiałów, takich jak szafir . Wysokociśnieniowe pompy HPLC i podobne zastosowania zwykle wykorzystują małe wlotowe i wylotowe zawory zwrotne kulowe z kulkami (sztucznego) rubinu i gniazdami wykonanymi z szafiru lub kulą i gniazdem z rubinu, zarówno ze względu na twardość, jak i odporność chemiczną. Po dłuższym użytkowaniu takie zawory zwrotne mogą w końcu ulec zużyciu lub w gnieździe może pojawić się pęknięcie, które wymaga wymiany. Dlatego takie zawory są wymienne, czasami umieszczane w małym plastikowym korpusie ciasno osadzonym wewnątrz metalowej złączki, która może wytrzymać wysokie ciśnienie i która jest wkręcana w głowicę pompy.

Istnieją podobne zawory zwrotne, w których tarcza nie jest kulą, ale ma inny kształt, na przykład grzybek zasilany sprężyną. Zawory zwrotne kulowe nie powinny być mylone z zaworami kulowymi , które są innym rodzajem zaworów, w których kula działa jak sterowany wirnik, zatrzymujący lub kierujący przepływem.

Zawór zwrotny membrany wykorzystuje membranę gumową wyginanie umieszczony, aby utworzyć zawór normalnie zamknięty. Ciśnienie po stronie wlotowej musi być większe niż ciśnienie po stronie wylotowej o pewną wartość, zwaną różnicą ciśnień, aby zawór zwrotny otworzył się umożliwiając przepływ. Gdy nadciśnienie ustaje, membrana automatycznie wygina się z powrotem do swojej pierwotnej pozycji zamkniętej.

Odtwórz multimedia

Otwieranie i zamykanie klapy zwrotnej

Klapą zwrotną lub przechylania zaworem płyta jest zawór zwrotny, w którym płyta ruchoma część blokowanie przepływu, wahania na zawiasie lub czopa , albo na siedzenie do blokowania przepływu wstecznego lub z gniazda, aby umożliwić przodu przepływu. Przekrój poprzeczny otworu siedzenia może być prostopadły do linii środkowej między dwoma portami lub pod kątem. Chociaż zawory zwrotne klapowe mogą mieć różne rozmiary, duże zawory zwrotne są często zaworami zwrotnymi klapowymi. Częstym problemem powodowanym przez zawory zwrotne klapowe jest uderzenie wodne. Może się to zdarzyć, gdy zawór zwrotny zamyka się, a przepływ nagle się zatrzymuje, powodując wzrost ciśnienia, co skutkuje falami uderzeniowymi o dużej prędkości, które oddziałują na orurowanie i zawory, powodując duże naprężenia na metale i wibracje w systemie. Niewykryte uderzenie wodne może spowodować pęknięcie pomp, zaworów i rur w systemie.

Zawór klapy w mechanizm spłukiwania WC jest przykładem tego typu zaworu. Ciśnienie w zbiorniku utrzymujące go w stanie zamkniętym jest pokonywane przez ręczne podniesienie klapy. Następnie pozostaje otwarty, dopóki zbiornik nie opróżni się, a klapa opadnie pod wpływem grawitacji. Inną odmianą tego mechanizmu jest zawór klapowy , stosowany w aplikacjach takich jak systemy przeciwpożarowe i ratownicze . Brama na zawiasach pozostaje otwarta tylko w kierunku napływu. Zawór klapowy często ma również sprężynę, która utrzymuje zasuwę zamkniętą, gdy nie ma ciśnienia do przodu. Innym przykładem jest zasuwa burzowa (do kanalizacji sanitarnej) chroniąca przed zalaniem spowodowanym cofaniem się ścieków. Takie ryzyko występuje najczęściej w kanalizacji sanitarnej podłączonej do kanalizacji ogólnospławnej oraz w kanalizacji deszczowej. Może to być spowodowane intensywnymi opadami deszczu, roztopami lub powodzią.

Zawór odcinający-check jest zawór zwrotny z sterowania nadrzędnego do zatrzymywania przepływu, niezależnie od kierunku przepływu lub ciśnienia. Oprócz zamykania w odpowiedzi na przepływ wsteczny lub niewystarczające ciśnienie do przodu (normalne zachowanie zaworu zwrotnego), można go również celowo zamknąć za pomocą zewnętrznego mechanizmu, zapobiegając w ten sposób wszelkim przepływom niezależnie od ciśnienia do przodu.

Zawór wzniosowy-check jest zawór zwrotny, w którym tarcza, czasem zwany wyciąg może być podniesiony z gniazda o wyższym ciśnieniu wlotowym lub górnym płynu, aby umożliwić przepływ do wylotu lub dolnej stronie. Prowadnica utrzymuje ruch dysku w linii pionowej, dzięki czemu zawór może później zostać prawidłowo osadzony. Gdy ciśnienie nie jest już wyższe, grawitacja lub wyższe ciśnienie za wylotem spowoduje, że dysk opadnie na swoje gniazdo, zamykając zawór, aby zatrzymać przepływ wsteczny.

Zawór zwrotny w linii jest zaworem zwrotnym podobnym do zaworu zwrotnego podnoszenia. Jednak zawór ten ma na ogół sprężynę, która unosi się, gdy po górnej stronie zaworu występuje ciśnienie. Ciśnienie potrzebne po stronie wlotowej zaworu do pokonania napięcia sprężyny nazywane jest „ciśnieniem pękania”. Gdy ciśnienie przechodzące przez zawór spadnie poniżej ciśnienia pękania, sprężyna zamknie zawór, aby zapobiec przepływowi wstecznemu w procesie.

Zawór kaczy dziób jest zawór zwrotny, w którym strumień przechodzi przez miękką rurkę, która wystaje do dolnej strony. Ciśnienie wsteczne zapada tę rurkę, odcinając przepływ.

Pneumatyczny zawór zwrotny .

Zawór języczkowy jest zawór zwrotny tworzą elastycznego płaskiego arkusza, który zamyka płytę otworową. Ciśnienie pękania jest bardzo niskie, część ruchoma ma niewielką masę umożliwiającą szybką pracę, opór przepływu jest umiarkowany, a uszczelnienie poprawia się wraz z ciśnieniem wstecznym. Są one powszechnie spotykane w dwusuwowych silnikach spalinowych jako zawór wlotowy powietrza dla objętości skrzyni korbowej oraz w sprężarkach powietrza jako zawory wlotowe i wylotowe dla cylindra (cylindrów). Chociaż zawory listkowe są zwykle używane do gazów, a nie cieczy, zawory sterujące do uzdatniania wody marki Autotrol są zaprojektowane jako zestaw zaworów listkowych wykorzystujących charakterystykę uszczelnienia, selektywnie wymuszając otwarcie niektórych listew w celu ustalenia ścieżki przepływu.

Sprawdzenie przepływu jest zaworem zwrotnym stosowane w hydraulicznym ogrzewania i chłodzenia, aby zapobiec niepożądanemu pasywny przepływ grawitacyjny. Kontrola przepływu jest prostym, grawitacyjnie zamkniętym korkiem z metalu ciężkiego, zaprojektowanym z myślą o niskim oporze przepływu, wielu dziesięcioleciach nieprzerwanej pracy i samooczyszczaniu z powierzchni uszczelniających drobnych cząstek powszechnie występujących w układach hydronicznych. Aby wykonać samooczyszczanie, korek zazwyczaj nie jest stożkowy. Okrągłe wgłębienie w obciążniku, które pasuje do pasującego wąskiego grzbietu na obrzeżu otworu, jest powszechnym projektem. Aplikacja z natury toleruje skromny wskaźnik przecieków wstecznych, a doskonałe uszczelnienie nie jest wymagane. Kontrola przepływu ma śrubę roboczą, która umożliwia utrzymanie zaworu w stanie otwartym, w przeciwieństwie do sterowania na zaworze odcinająco-zwrotnym, jako pomoc przy napełnianiu układu i usuwaniu powietrza z układu.

Wiele zaworów zwrotnych można połączyć szeregowo. Na przykład, zawór zwrotny podwójny jest często używany jako urządzenie zapobiegania cofaniu zachować potencjalnie zanieczyszczonej wody z syfonu z powrotem do miejskiej wody linii zasilających . Istnieją również dwukulowe zawory zwrotne, w których znajdują się kolejno dwie kombinacje kula/gniazdo w tym samym korpusie, aby zapewnić szczelne odcięcie przy blokowaniu przepływu wstecznego; oraz zawory zwrotne tłokowe, zawory zwrotne międzykołnierzowe i zawory zwrotne kulowo-stożkowe.

Aplikacje

Lakierki

Zawory zwrotne w tej lokomotywie parowej znajdują się pod małą pokrywą między kominem a główną kopułą.

Zawory zwrotne są często używane z niektórymi typami pomp. Pompy tłokowe i membranowe, takie jak pompy dozujące i pompy do chromatografii, zwykle wykorzystują wlotowe i wylotowe zawory zwrotne kulowe. Zawory te często wyglądają jak małe cylindry przymocowane do głowicy pompy na przewodach wlotowych i wylotowych. Wiele podobnych mechanizmów pompowych do przemieszczania objętości płynów wykorzystuje zawory zwrotne, takie jak zawory kulowe. Pompy zasilające lub wtryskiwacze , które dostarczają wodę do pary kotły są wyposażone w zawory zwrotne, aby zapobiec back-flow.

Zawory zwrotne są również stosowane w pompach doprowadzających wodę do zjeżdżalni wodnych . Woda na zjeżdżalnię przepływa przez rurę, która pełni funkcję wieży, przytrzymującej stopnie na zjeżdżalnię. Gdy obiekt ze zjeżdżalnią zamyka się na noc, zawór zwrotny zatrzymuje przepływ wody przez rurę; kiedy zakład zostanie ponownie otwarty na następny dzień, zawór zostaje otwarty i przepływ zostaje wznowiony, dzięki czemu suwak jest ponownie gotowy do użycia.

Procesy przemysłowe

Zawory zwrotne są stosowane w wielu układach płynów, takich jak te w zakładach chemicznych i energetycznych oraz w wielu innych procesach przemysłowych.

Typowe zastosowania w przemyśle jądrowym to systemy kontroli wody zasilającej, linie zrzutowe, woda uzupełniająca, różne systemy procesowe, systemy N2 oraz systemy monitorowania i pobierania próbek. W samolotach i kosmonautyce zawory zwrotne są stosowane tam, gdzie występują wysokie wibracje, wysokie ekstremalne temperatury i płyny korozyjne. Na przykład sterowanie paliwem napędowym statku kosmicznego i rakiety nośnej w systemach kontroli reakcji (RCS) i systemach kontroli nastawienia (ACS) oraz systemach hydraulicznych samolotu.

Zawory zwrotne są również często używane, gdy wiele gazów miesza się w jeden strumień gazu. Zawór zwrotny jest zainstalowany na każdym z poszczególnych strumieni gazu, aby zapobiec mieszaniu się gazów w pierwotnym źródle. Na przykład, jeśli paliwo i utleniacz mają być zmieszane, wówczas zawory zwrotne będą normalnie stosowane zarówno na źródłach paliwa, jak i utleniacza, aby zapewnić, że oryginalne butle gazowe pozostaną czyste, a zatem niepalne.

W 2010 r. Laboratorium Napędu Odrzutowego NASA nieznacznie zmodyfikowało prostą konstrukcję zaworu zwrotnego z zamiarem przechowywania próbek cieczy wskazujących na życie na Marsie w oddzielnych zbiornikach urządzenia bez obawy o zanieczyszczenie krzyżowe.

Użytek krajowy

Kiedy wodociąg sanitarny jest podłączony do niesanitarnego systemu, na przykład zraszaczy trawnikowych, zmywarki do naczyń lub pralki , zawór zwrotny zwany zabezpieczeniem przed przepływem wstecznym jest używany, aby zapobiec ponownemu dostaniu się zanieczyszczonej wody do domowego źródła wody.

Niektóre typy zraszaczy i nawadniania kropelkowego mają wbudowane małe zawory zwrotne, które zapobiegają opróżnianiu przewodów, gdy system jest wyłączony.

Zawory zwrotne stosowane w domowych instalacjach grzewczych w celu zapobiegania konwekcji pionowej, zwłaszcza w połączeniu z instalacjami solarnymi , nazywane są również hamulcami grawitacyjnymi.

Systemy zbierania wody deszczowej , które są podłączone do głównego źródła wody dostawcy mediów, mogą wymagać zainstalowania jednego lub więcej zaworów zwrotnych, aby zapobiec zanieczyszczeniu głównego źródła wody deszczowej.

Podnośniki hydrauliczne wykorzystują kulowe zawory zwrotne do wytworzenia ciśnienia po stronie podnoszenia podnośnika.

Zawory zwrotne są powszechnie stosowane w pontonach , takich jak zabawki, materace i łodzie. Pozwala to na napompowanie obiektu bez ciągłego lub nieprzerwanego ciśnienia powietrza.

Historia

Frank P. Cotter opracował „prosty samouszczelniający zawór zwrotny, przystosowany do łączenia w połączenia rurowe bez konieczności stosowania specjalnych łączników i który można łatwo otworzyć w celu kontroli lub naprawy” 1907 ( patent USA 865,631 ).

Nikola Tesla wynalazł zwodniczo prosty jednokierunkowy zawór do płynów w 1916 roku, zwany zaworem Tesli . Został opatentowany w 1920 roku ( patent USA 1 329 559 ).

Obrazy

Zawory zwrotne Hastelloy
Zawór zwrotny waflowy ze stali nierdzewnej
Zawór zwrotny z Inconelu
Widok od wewnątrz zaworu zwrotnego z płyty przechylnej z inconelu
Zawór zwrotny z dyszą kołnierzową z inconelu lub zawór zwrotny osiowy
Ten syjamski klapowy wlot umożliwia jedno lub dwa wejścia do pistoletu zalewowego .
Wewnątrz zaworu zwrotnego hastelloy, konfiguracja wafla
Duży zawór zwrotny ze stali węglowej
Tarcza do zaworu zwrotnego ze stopu, znanego również jako osiowy zawór zwrotny
Zawór zwrotny waflowy
Plastikowy zawór zwrotny
Zintegrowany zawór uwalniania helu używany przez zegarek nurkowy Rolex Sea-Dweller