Типы сантехнических клапанов: практическое руководство по системам водораздачи

Однажды менеджер предприятия установил задвижки на каждой ветке новой линии подачи воды для напитков. Клапаны идеально закрывались, когда были полностью открыты, поэтому команда дросселировала их наполовину, чтобы сбалансировать поток через три дозатора. За три месяца сиденья разъели, два ствола начали плакать, и всю линию пришлось остановить на аварийный ремонт. В сменном комплекте использовались шаровые краны, рассчитанные на рабочее давление, и проблема исчезла.

Вывод применим практически к любой покупке сантехники или системы водоснабжения: Выбирайте клапан для работы, а не только по размеру трубы. Типы водопроводных клапанов делятся на пять функциональных семейств: запорные, дросселирующие, односторонние, сброс давления и контроль уровня. Каждое семейство имеет различную внутреннюю геометрию, режим отказа и профиль обслуживания. В этом руководстве объясняются наиболее распространенные типы, сравнивается их поведение и показано, как одни и те же принципы действуют внутри диспенсеров для воды, кранов для напитков и раздаточных кранов.

Типы запорных клапанов: шаровые, задвижки, бабочки и пробки

Запорные клапаны являются изолирующими компонентами. Они предназначены для работы в полностью открытом или полностью закрытом положении с минимальной потерей давления в открытом положении. Принудительное их частичное открытие часто приводит к эрозии, шуму и преждевременному выходу из строя седла.

Шаровой клапан

Шаровой кран использует ручку на четверть оборота для вращения просверленной сферы. Когда отверстие совпадает с трубой, поток проходит с очень низким сопротивлением; поворот на 90 градусов полностью закрывает канал ствола. Конфигурации корпуса, состоящие из двух и трех частей, допускают различные уровни обслуживания, а шар может быть полнопроходным или уменьшенным. Полнопроходные версии имеют такое же сечение, как и труба, что важно для высокопоточных линий раздачи. Шаровые краны являются лучшим выбором для частого включения/выключения в контурах чистой воды, поскольку уплотняющие поверхности очищаются при каждой операции.

Задвижка

Задвижка поднимает клиновидный диск из канала потока с помощью многооборотного штока. Когда он полностью открыт, он практически не имеет ограничений, что делает его полезным для основных линий снабжения, которые остаются открытыми в течение длительного времени. Слабость появляется, когда кто-то частично открывает задвижку, чтобы дросселировать поток: вода, проносящаяся мимо клина, разъедает седло и создает вибрацию. После повреждения задвижка часто начинает протекать, даже когда она полностью закрыта. Относитесь к задвижкам строго как к изолирующим устройствам.

Клапан-бабочка

Дроссельная заслонка представляет собой тонкий диск, вращающийся вокруг центрального вала. Он компактен, легок и быстр в эксплуатации, поэтому его широко используют в водопроводных сетях и коллекторах оборудования большого диаметра. Поскольку диск остается в отверстии даже в полностью открытом положении, падение давления немного выше, чем у полнопроходного шарового крана, но все же приемлемо для большинства коммерческих водопроводных контуров.

Пробковый клапан

Пробковый клапан использует цилиндрическую или коническую пробку с проходом через нее. Вращение пробки открывает или закрывает поток за одну четверть оборота. Эта конструкция хорошо справляется с более густыми жидкостями, включая сиропы и соусы, в оборудовании общественного питания, поскольку прямое отверстие не задерживает твердые частицы. Пробковые клапаны также используются в небольших кранах для напитков, где простое и надежное закрытие более важно, чем точный контроль потока.

Типы дроссельных клапанов: проходной, угловой, редукционный и игольчатый.

Дроссельные клапаны предназначены для удержания частично открытого положения и регулирования расхода с достаточной точностью. Их внутренние каналы пропускают воду через изменяющийся зазор, что создает перепад давления, но дает оператору гораздо лучший контроль, чем простой запорный клапан.

Шаровой клапан

Шаровой клапан имеет подвижный диск, который закрывается на седло, расположенное в середине корпуса. Путь воды меняет направление, поэтому сопротивление потоку выше, но каждый поворот штока приводит к постепенному и предсказуемому изменению потока. Это делает шаровой клапан стандартным выбором для ручного регулирования на водопроводах и раздаточном оборудовании, где операторам необходимо вручную регулировать объем подачи.

Угловой клапан

Угловой клапан по существу представляет собой проходной или запорный клапан с входным и выходным отверстиями, расположенными под углом 90 градусов. Прямоугольный корпус экономит место и широко используется там, где подающая труба соединяется с розеткой, смесителем в раковине или входным отверстием автомата по производству напитков. Внутренний механизм можно дросселировать, но резкий поворот создает дополнительный перепад давления, поэтому размер клапана следует выбирать с учетом этой потери.

Редукционный клапан

Редукционный клапан, часто сокращенно PRV, автоматически снижает давление на входе до заданного уровня на выходе. Подпружиненная диафрагма или поршень измеряет выходное давление и модулирует отверстие, поддерживая его постоянным. В коммерческих системах водоснабжения предохранительный клапан защищает расположенные ниже по потоку электромагнитные клапаны, краны и силиконовые трубки от чрезмерного давления на входе. Например, магистраль здания с давлением 6 бар может снабжать заправочную станцию, которая должна работать с давлением 2,5 бар; PRV поглощает разницу и предотвращает гидравлический удар в месте использования.

Игольчатый клапан

В игольчатом клапане используется конический конус, который вставляется в подходящее седло, обеспечивая чрезвычайно точный диапазон регулировки. Это часто встречается в контрольно-измерительных приборах, трубопроводах малого диаметра и системах впрыскивания ароматизаторов, где пользователь измеряет расход в миллилитрах в минуту, а не в литрах в минуту. Игольчатые клапаны нельзя использовать в качестве обычных запорных устройств, поскольку их узкий проход может засориться, а тонкий конус быстро изнашивается при полном давлении в линии.

Односторонняя защита: обратные клапаны и предохранители обратного потока

Обратные клапаны пропускают воду только в одном направлении. Их основная задача — остановить обратный поток при остановке насоса, падении давления подачи или когда расположенный ниже по потоку резервуар создает противодавление.

Поворотный обратный клапан

Поворотный обратный клапан имеет шарнирный диск, который открывается при прямом потоке и закрывается под действием силы тяжести, когда поток прекращается. Лучше всего он работает на горизонтальных трубах или вертикальных трубах с восходящим потоком. На нагнетательной линии насоса функция контроля качания предотвращает вращение насоса под давлением воды назад после остановки.

Подпружиненный обратный клапан

Подпружиненный обратный клапан использует пружину, которая прижимает диск или шар к седлу. Его можно устанавливать в любом положении, он открывается при низком давлении открытия и реагирует быстрее, чем гравитационный поворотный клапан. Компактные пружинные фиксаторы обычно используются внутри дозаторов, головок насосов и линий для напитков малого диаметра, где места мало.

Предотвращение обратного потока

Превентор обратного потока – это не отдельный клапан, а полноценный защитный узел. Обычно он сочетает в себе два обратных клапана с промежуточным предохранительным отверстием. Если обе проверки не пройдены или появляется аномалия давления, предохранительное отверстие открывается и сбрасывает подозрительную воду вместо того, чтобы позволить ей вернуться обратно в чистую подачу. На предприятиях, которые подключают раздаточное оборудование непосредственно к линиям питьевой воды, используются превенторы обратного потока для отделения контура оборудования от сети питьевого водоснабжения.

Безопасность и контроль уровня: предохранительные, воздуховыпускные и поплавковые клапаны

Предохранительные клапаны защищают оборудование от избыточного давления или захваченного газа. Они не регулируют нормальную работу; они вмешиваются только тогда, когда состояние становится ненормальным.

Клапан сброса давления открывается автоматически, когда давление в линии превышает заданное натяжение пружины, выпуская воду или воздух до тех пор, пока давление не упадет до безопасного уровня. Предохранительный клапан температуры и давления сочетает в себе обе функции измерения и обычно устанавливается на резервуарах для горячей воды и котлах. Клапан выпуска воздуха расположен в верхних точках системы трубопроводов и предназначен для выпуска захваченного воздуха, который в противном случае мог бы вызвать бульканье, ложные показания давления и кавитацию в насосе.

Поплавковый клапан представляет собой механический регулятор уровня. Полый поплавок плывет по поверхности воды в резервуаре; когда уровень поднимается до заданного значения, поплавок закрывает впускной клапан. Когда вода набирается вниз, поплавок опускается и вновь открывает впускное отверстие. Поплавковые клапаны используются в градирнях, моющих баках и резервуарах для приготовления напитков, где поддержание постоянного уровня жидкости важнее, чем точное дозирование химикатов.

Типы водопроводных клапанов внутри диспенсеров для воды и оборудования для напитков

Те же самые принципы проектирования клапанов в гораздо меньшей форме проявляются в диспенсерах для воды, кофейных урнах и насосах для бутылок. Производители называют эти конечные клапаны «смесителями», «патрубками» или «кранами», но каждый из них представляет собой настоящий клапан с определенным внутренним механизмом. Понимание семейства помогает покупателям сравнивать модели от разных поставщиков и избегать несоответствия клапана разливаемой жидкости.

В пластиковых смесителях-дозаторах для горячей и холодной воды обычно используется компактный шаровой или подъемный клапан. Уплотнение штока и пружина, возвращающая рукоятку, являются двумя компонентами, определяющими срок службы. При частом использовании увеличенная уплотнительная поверхность и пружина из нержавеющей стали сокращают интервалы технического обслуживания. Четыре основные схемы расположения смесителей для дозаторов подробно описаны в нашем руководстве по Конфигурации клапанов крана для диспенсера для воды , что полезно при сравнении запасных частей разных марок.

К станциям горячего водоснабжения добавляется второе требование: защита от случайного ошпаривания. В патрубке с защитой от ожогов используется двухступенчатый механизм открытия. Пользователь должен сначала снять блокировку, а затем повернуть ручку, которая не позволит ребенку открыть клапан одним движением. Некоторые конструкции также включают ограничитель потока внутри корпуса клапана, поэтому даже полностью открытый горячий кран не может выпустить опасную струю воды.

В кофейных урнах и диспенсерах для напитков часто используется кран со смотровым стеклом. Корпус клапана включает в себя вертикальную стеклянную трубку, которая отображает уровень жидкости внутри урны, поэтому оператор может проверить оставшийся объем, не открывая крышку. Сам сердечник клапана обычно представляет собой шаровую или пробковую конструкцию толкающего действия, которая обеспечивает чистое перекрытие и не капает между порциями.

Гальванические краны, металлические краны для раздачи сока и смесители в пивном стиле принадлежат к одному и тому же семейству: шаровые, пробковые или шаровые механизмы с разными материалами отделки и отделкой поверхности. Внутренняя геометрия определяет поведение потока; Отделка определяет устойчивость к коррозии и то, насколько легко протирать клапан на кухне. Когда вы планируете новую линейку продуктов или заменяете изношенные компоненты, адаптируйте клапанный механизм к вязкости жидкости, рабочей температуре и частоте циклов очистки.

Как выбрать: давление, температуру, расход и торцевое соединение

Практический процесс выбора начинается с жидкости, а не с марки клапана. Используйте следующий контрольный список, чтобы сузить список типов сантехнических клапанов для конкретного проекта:

• Рабочее давление: подтвердите максимальное давление на входе клапана, включая переходные пики от насосов.
• Температура среды: Для холодной воды, горячей воды или пара требуются разные материалы уплотнений.
• Требование к потоку: выбирайте номинальный размер так, чтобы клапан работал на уровне от 20 до 80 процентов своей номинальной мощности.
• Вязкость: сироп, концентрат сока и соус должны иметь прямоточную конструкцию, например шаровой или пробковый клапан.
• Концевое соединение: тип резьбы, врезная посадка, хомут или фланец должны соответствовать существующей системе трубопроводов.
• Доступ для обслуживания: Клапаны, которые очищаются ежедневно, должны иметь гладкие поверхности и съемные внутренние детали.

Таблица ниже предлагает отправную точку для типичных применений воды и напитков. Это матрица оценок, а не фиксированное правило, поскольку давление и температура в трубопроводе могут изменить рекомендацию.

Если вы оцениваете новую конструкцию колонки или проект модернизации, текущий каталог кранов и насосов предоставляет габаритные чертежи и коды моделей, которые вы можете сравнить перед заказом образцов.

Режимы обслуживания и отказов: краткий справочник

Даже правильно выбранный клапан изнашивается при изменении окружающей среды. В таблице ниже перечислены распространенные симптомы в системах подачи воды и их обычные причины. При появлении симптома сначала осмотрите клапан, прежде чем заменять насосы или соленоиды.

Отслеживайте частоту очистки и качество воды, прежде чем принимать решение о замене. Клапан, который выходит из строя каждые шесть месяцев в крупномасштабном регионе, может прослужить пять лет при использовании умягченной воды. Модель неудач является более надежным индикатором, чем календарь.

Часто задаваемые вопросы о типах водопроводных клапанов

Каковы основные категории сантехнических клапанов?

Сантехническая арматура сгруппирована по функциям: запорная арматура изолирует секции, дроссельные клапаны регулируют расход, обратные клапаны предотвращают обратный поток, предохранительные клапаны сбрасывают избыточное давление, а поплавковые клапаны контролируют уровень жидкости. Каждая категория содержит две или три общие геометрии, такие как шар и затвор для отключения или шар и игла для дросселирования.

В чем разница между шаровым краном и задвижкой?

Шаровой кран закрывается четвертьоборотом просверленной сферы, а задвижка закрывается опусканием клина с несколькими оборотами резьбового штока. Шаровые краны действуют быстрее и лучше справляются с частыми операциями; задвижки обеспечивают меньший перепад давления в полностью открытом состоянии, но их нельзя использовать для дросселирования.

Какой клапан лучше всего подходит для регулирования расхода воды?

Шаровой клапан — наиболее распространенный вариант ручного регулирования потока воды. Если требуемый расход очень мал или регулировка должна быть очень точной, игольчатый клапан обеспечивает более высокую точность. Шаровые и задвижки не предназначены для постоянного дросселирования.

Считаются ли смесители-дозаторы сантехническими клапанами?

Да. Смеситель или кран-дозатор представляет собой компактный корпус клапана с шаром, пробкой, шаровым или подъемным механизмом. Применяются те же правила выбора: сопоставьте внутреннюю геометрию с жидкостью, диапазоном давления и рабочим циклом.

Почему задвижку никогда нельзя открывать частично?

Частично открытая задвижка оставляет край клина в быстро движущейся воде. Высокоскоростной поток разрушает седло и диск, создает вибрацию и в конечном итоге может помешать герметичному закрытию клапана даже в полностью закрытом состоянии.

Как часто следует проверять клапаны оборудования для производства напитков?

Ежеквартальная проверка является практической основой для торгового оборудования по производству напитков. Если водопровод имеет высокую жесткость или оборудование работает более десяти часов в день, сократите интервал до двух месяцев и проверьте уплотнения штока, состояние седел и возврат пружины.