Резиновый обратный клапан: «утиный нос», лепестковый, зонтичный

Обратный клапан с резиной внутри работает по одной схеме. В корпусе стоит запорный элемент, который поток отжимает от седла, а обратное давление прижимает обратно. Если элемент металлический, герметичность даёт резиновое кольцо или тарелка на нём. Если элемент целиком резиновый (утконос, лепесток, зонтик), он одновременно и затвор, и уплотнение, и пружина. В первом случае при течи меняют резиновую деталь золотника, во втором весь клапанный элемент.

В насосном клапане резина стоит на тарелке или лепестке

Магазинные обратные клапаны для скважинных и поверхностных насосов в основном латунные: пружинный золотник с резиновым или полимерным уплотнением тарелки, резьба 3/4 или 1 дюйм. Течь у такого клапана почти всегда означает износ или затвердевание этой тарелки либо песчинку под ней. Для бытового клапана дешевле купить новый корпус, чем заказывать одну тарелку: минимальный заказ у изготовителя РТИ обычно больше цены клапана целиком.

У дренажных и фекальных насосов обратный клапан часто лепестковый: резиновая пластина с утолщением у крепления качается в патрубке. Встречаются и шаровые клапаны, где обрезиненный шар садится в седло своим весом. В промышленных насосных станциях на трубах DN50 и больше стоят поворотные клапаны с обрезиненным диском или резиновой пластиной на шарнире, и для старых моделей оригинальный диск часто не найти. Вот здесь изготовление по образцу оправдано: деталь дорогая, а клапан в сборе стоит в разы дороже.

Какой обратный клапан ставят на насос?

На насос ставят обратный клапан по типу перекачиваемой среды. Для чистой воды из скважины подходит пружинный клапан с резиновой тарелкой, он быстро закрывается и держит столб воды в трубе. Для дренажных и фекальных насосов нужен лепестковый или шаровой клапан с полным проходным сечением, потому что пружину и узкое седло забивают волокна и песок. Утконос ставят там, где важна работа без деталей, которые могут заклинить.

Утконос закрывается самим подпором

Клапан «утиный нос» отлит как резиновый патрубок, который сужается в плоскую щель. Прямой поток раздвигает губки, а обратный прижимает их друг к другу тем сильнее, чем выше подпор. Металла и шарниров в нём нет, поэтому песок, волокна и коррозия не заклинивают затвор. Крепят его хомутом на трубу, фланцем или вставкой в трубу.

Как работает обратный клапан «утиный нос»?

Обратный клапан «утиный нос» работает за счёт формы и упругости резины: губки сходятся в щель, поток с давлением выше перепада открытия раздвигает их, а обратный поток плотнее смыкает. Перепад открытия задают толщина губок и твёрдость резины, держание подпора задаёт жёсткость корпуса клапана, поэтому крупные утконосы на выпусках армируют тканью или делают с утолщённой стенкой.

Слабое место утконоса в щели: если между губками застряла ветка или камень, клапан держит обратный поток только частично. На выпусках ливнёвки в водоём и в колодцах с подтоплением губки осматривают после паводка и после сильных ливней.

Лепесток выбирают по ширине седла и весу пластины

Лепестковый клапан проще всего: резиновая пластина закреплена с одного края и лежит на седле с отверстием. Поток отгибает её, обратное давление и её вес прижимают обратно. Лепесток не боится волокон, проходит почти полное сечение и легко меняется. Его вырезают из листа, а если нужна жёсткость, привулканизуют металлическую пластину сверху или делают из листа с тканевыми слоями. Резиновый лист с тканью держит изгиб без вытягивания, подробности про слои и допуски в материале о резинотканевой пластине.

Пример расчёта: лепесток закрывает отверстие Ø100 мм, за клапаном подпор 2 м водяного столба, то есть около 0,02 МПа. Площадь отверстия 78,5 см², сила, которой вода давит на лепесток, около 154 Н, это вес примерно 15,7 кг. Тонкий мягкий лепесток под такой силой продавливается в отверстие и выворачивается, поэтому ширина опоры на седле должна быть не меньше 8–10 мм по кругу (пример ориентира), а при большем подпоре лепесток усиливают металлической пластиной.

Тарельчатые и зонтичные элементы держат форму за счёт профиля

Тарелка обратного клапана сидит на штоке золотника и прижимается к седлу пружиной. Резиновую тарелку делают вырубкой из листа, если она плоская, или формованием, если у неё есть буртик, конус или посадочный выступ под шток. Зонтичный клапан целиком из резины: купол закрывает кольцо отверстий, ножка с утолщением держит его в центральном отверстии седла.

Мелкие зонтичные клапаны и клапаны с прорезью в дозаторах, ёмкостях и дыхательных узлах льют из силикона, если важна стабильность давления открытия и пищевой контакт. Для таких деталей точность формы важнее твёрдости: перекос купола на 0,1–0,2 мм (пример) меняет давление открытия заметнее, чем разница в 5 единиц Shore A. Поэтому серию таких клапанов заказывают как литые силиконовые изделия с контролем формы купола, а не как вырубку.

Схема читается сверху. Если в потоке волокна, песок или осадок, выбирают элемент без пружины и узкого седла: утконос на выпуск трубы или лепесток на фланце. Если поток чистый и клапан стоит в корпусе с пружинным золотником, меняют резиновую тарелку. Если чистый поток идёт через группу мелких отверстий с малым расходом, ставят зонтичный элемент.

Жёсткость клапана: открыть легко и не вывернуться

Мягкий клапан открывается при малом перепаде, но хуже держит подпор и может вывернуться внутрь трубы. Жёсткий держит подпор, но в самотёчной системе с малым напором может не открыться совсем, и вода пойдёт через перелив. Поэтому твёрдость выбирают по двум цифрам: перепаду, который есть у потока, и подпору, который клапан держит закрытым.

Почему резиновый обратный клапан перестал держать?

Резиновый обратный клапан перестаёт держать по трём причинам: под губки, лепесток или тарелку попал мусор, резина набухла или затвердела от неподходящей среды, клапан вывернуло подпором, который больше расчётного. Сначала осматривают седло и кромку, затем сравнивают твёрдость нового и старого элемента. Если течь вернулась после замены, проверяют подпор и материал, а не только размеры.

Если течь осталась и с новым элементом, виновато седло или корпус, и тогда проверяют, почему клапан не держит по износу седла. Для мембранных регуляторов давления логика другая, там резина передаёт усилие на шток, и диафрагму подбирают по ходу и перепаду.

Резину для клапана выбирают по стоку и температуре

Ниже ориентир для марок общего назначения. Материал конкретного клапана фиксируется в КП, а стойкость к реальному стоку с моющими средствами, жиром и химией без испытания не подтверждается.

На уличных выпусках учитывают мороз. Если вода стоит в клапане, губки и лепесток примерзают к седлу. Клапан ставят с уклоном, чтобы вода уходила, и берут марку с подтверждённой морозостойкостью.

В КП на клапанный элемент должны стоять шесть строк

Резиновый клапан легко заказать «как старый» и получить деталь того же размера, но другой твёрдости, и тогда клапан либо не откроется, либо вывернется. Поэтому КП на клапанный элемент проверяют построчно.

Последняя строка снимает спор при приёмке. Изготовитель отвечает за размеры и материал, а давление открытия зависит ещё от седла, установки и износа корпуса. Если для узла важна цифра открытия, в заказе предусматривают пробную партию и проверку на месте.

По образцу клапан повторяют вместе с седлом

Чтобы сделать клапанный элемент по образцу, мало передать сам утконос или лепесток. Нужны диаметр трубы или седла, способ крепления, фото установленного клапана, среда, подпор в метрах водяного столба и перепад, который даёт насос или самотёк. Если старый элемент разорван, сохраните все куски: по ним видно положение ткани и толщину в нерабочей зоне.

Утконосы, зонтичные клапаны и тарелки с профилем формуют в пресс-форме, и срок с формой мы назовём в КП. Плоские лепестки и тарелки без профиля вырубают или вырезают из листа, и форма для них не нужна. Если клапан стоит в насосе, который работает с газом или горючими средами, начинать стоит с паспорта насоса и требований изготовителя оборудования, а не с подбора резины по образцу.