Tłokowy zawór zwrotny

Co to jest zawór zwrotny tłoka? 

Tłokowy zawór zwrotny to rodzaj zaworu, który służy do zapobiegania wstecznemu przepływowi płynu. Ten typ zaworu jest mechanicznie automatyczny, a zatem nie wymaga siłownika ani operatora zaworu. Producenci tłokowych zaworów zwrotnych projektują je tak, aby umożliwić przepływ płynu tylko w jednym kierunku. Tłokowy zawór zwrotny jest zaprojektowany z garnkiem, który składa się z cylindra i tłoka zapewniającego efekt amortyzacji podczas pracy zaworu. W zaworze zwrotnym typu tłokowego znajdują się prowadnice, które pomagają poprawić prawidłowe wyrównanie konfiguracji tarczy i gniazda, gdy tłok się zamyka. Płyn przepływa przez zawór od dołu tarczy zaworu. Taka konstrukcja pomaga natężeniu przepływu płynu i ciśnieniu wymusić unoszenie się dysku zaworu na gnieździe, co następnie umożliwia przepływ płynu przez zawór. Tłokowy zawór zwrotny zamyka się, gdy płyn próbuje odwrócić kierunek przepływu, w którym dysk jest wspomagany przez jego ciężar i grawitację. Producenci tłokowych zaworów zwrotnych produkują różne odmiany tych zaworów do użytku w różnych zastosowaniach, takich jak wysoka i niska temperatura. Zawory zwrotne tłokowe stosowane w niskich temperaturach mają gniazda wykonane z miękkich materiałów, takich jak guma i tworzywa sztuczne. Te stosowane w wysokich temperaturach mają gniazda wykonane z materiałów metalowych, takich jak mosiądz, brąz i stal.

Rysunek: Tłokowy zawór zwrotny.

Elementy zaworu zwrotnego typu tłokowego 

Korpus zaworu 

Jest to część zaworu zwrotnego tłokowego, która zawiera wewnętrzne części zaworu. Korpus zaworu wykonany jest z wytrzymałych materiałów, takich jak m.in. żeliwo sferoidalne, żeliwo, stal nierdzewna i stal węglowa. Korpus służy również jako główna bariera ciśnieniowa, aby zapewnić, że ciśnienie płynu nie zostanie utracone. Korpus zawiera porty wlotowe i wylotowe zaworu, przez które płyn przepływa do systemu rurociągów. 

Maska 

Jest to górna część tłokowego zaworu zwrotnego. Maska jest umieszczona na górze korpusu zaworu, a oba elementy są połączone za pomocą różnych metod, takich jak śruby i nakrętki, gwinty lub spawy. Połączenia spawane i śrubowe nadają się do zastosowań wysokociśnieniowych, ponieważ zapewniają szczelne uszczelnienie. Połączenie śrubowe lub gwintowane polega na połączeniu korpusu i pokrywy za pomocą gwintów. Połączenie spawane gwarantuje bardzo szczelne uszczelnienie pomimo wysokiego ciśnienia. Jednak połączenie spawane utrudnia otwarcie zaworu w terenie w celu kontroli, czyszczenia lub naprawy. 

Dysk

Jest to część zaworu zwrotnego tłokowego, która służy do zamykania i otwierania zaworu. 

Wiosna 

Sprężyna służy do zamykania zaworu, gdy ciśnienie ssania zaczyna spadać.

Siedzenie 

Ta część działa jako uszczelnienie między korpusem zaworu a dyskiem, zapobiegając wyciekom płynu. 

Rysunek: Elementy zaworu zwrotnego typu tłokowego.

Jak działa zawór zwrotny tłoka? 

Tłokowy zawór zwrotny działa na zasadzie różnicy ciśnień. Aby otworzyć tłokowy zawór zwrotny, ciśnienie płynu musi być większe niż ciśnienie wylotowe. W takim przypadku energia ciśnienia płynu staje się wystarczająco wysoka, aby podnieść tarczę zaworu z gniazda zaworu. Gdy tarcza porusza się w górę, pozostawia miejsce na przepływ płynu przez zawór. Płyn przepływa przez tłokowy zawór zwrotny aż do momentu, gdy ciśnienie ssania spadnie. W tym momencie płyn zaczyna odwracać kierunek przepływu od strony wylotowej do strony ssącej z powodu niskiego ciśnienia wlotowego. Jednak producenci zaworów zwrotnych tłokowych projektują te zawory z dużą wrażliwością na ciśnienie, tak aby zawór zamykał się natychmiast, zanim znaczna ilość płynu zacznie płynąć do tyłu. Cofanie się płynu powoduje uszkodzenia urządzeń takich jak kotły czy pompy. Może również powodować straty spowodowane niepotrzebnym zanieczyszczeniem. Dlatego też użycie tłokowych zaworów zwrotnych jest nieuniknione w niektórych zastosowaniach przemysłowych.

Rysunek: Działanie tłokowego zaworu zwrotnego w stanie otwartym (lewa strona) i zamkniętym (prawa strona).

Rodzaje tłokowych zaworów zwrotnych 

Tłokowy zawór zwrotny w kształcie litery Z

Jest to tłokowy zawór zwrotny z przegrodą w kształcie litery Z wewnątrz zaworu. W kształcie litery Z zamontowane jest gniazdo zaworu. Jest to jeden z najbardziej znanych i najprostszych zaworów zwrotnych tłokowych. Producenci tłokowych zaworów zwrotnych wykonują gniazdo w układzie poziomym. Tego typu konstrukcja umożliwia ruch dysku prostopadle do osi rurociągu. Tłokowy zawór zwrotny w kształcie litery Z jest łatwiejszy w konserwacji, instalacji i czyszczeniu. 

Rysunek: Tłokowy zawór zwrotny w kształcie litery Z.

Zawór zwrotny z tłokiem obciążonym typu Y 

Jest to tłokowy zawór zwrotny, w którym tarcza i oś pozioma ustawione są pod kątem około 45 stopni.^o stopni. Taka konstrukcja umożliwia kontrolę i czyszczenie zaworu bez odłączania go od systemu rur. Zasada działania tego tłokowego zaworu zwrotnego jest taka sama jak tłokowego zaworu zwrotnego w kształcie litery Z. Jedyną różnicą jest to, że w typie Y tłok porusza się w górę i w dół pod kątem około 45 stopni.^o. Zawór zwrotny z obciążonym tłokiem jest ciężki i zajmuje więcej miejsca podczas instalacji. 

Rysunek: Zawór zwrotny z tłokiem Y.

Tłokowy zawór zwrotny z kołnierzem 

Jest to tłokowy zawór zwrotny, który jest połączony z rurociągiem za pomocą śrub i nakrętek. Producenci tłokowych zaworów zwrotnych projektują te zawory z końcówkami kołnierzowymi z otworami. Również koniec rury, który ma być podłączony do zaworu zwrotnego typu tłokowego, ma kołnierzowy koniec z otworami, aby umożliwić skuteczne połączenie między rurą a zaworem. Uszczelka jest stosowana między zaworem zwrotnym typu tłokowego a rurą w celu zapewnienia szczelnego połączenia wolnego od wycieków płynu. Istnieją trzy rodzaje powierzchni czołowych kołnierzy: pierścieniowe, podniesione i płaskie. Końcówka kołnierzowa typu pierścieniowego jest stosowana w zaworach zwrotnych typu tłokowego przeznaczonych do zastosowań wysokociśnieniowych. Większość zaworów zwrotnych typu tłokowego jest zaprojektowana z końcówkami kołnierzowymi. Taka konstrukcja jest łatwa w instalacji i sprawia, że tłokowy zawór zwrotny można łatwo wyjąć z instalacji rurowej w celu naprawy i konserwacji lub wymiany. Tłokowe zawory zwrotne z końcówką kołnierzową wykorzystują kilka śrub i nakrętek do połączenia z rurociągiem, co oznacza, że wymagają mniejszego momentu obrotowego do dokręcenia w porównaniu z innymi typami zaworów. Ze względu na zastosowanie kilku śrub i nakrętek, zawory te mają szczelne połączenie z rurą, co czyni je wolnymi od wycieków płynu. Tłokowe zawory zwrotne z kołnierzem są cięższe ze względu na śruby, nakrętki i kołnierzowe końcówki w porównaniu do innych typów tłokowych zaworów zwrotnych. 

Tłokowy zawór zwrotny z kołnierzem.

Tłokowy zawór zwrotny z gwintowanym końcem 

Jest to tłokowy zawór zwrotny, który jest połączony z rurą za pomocą gwintów. Producenci tłokowych zaworów zwrotnych projektują tego typu zawory z gwintem wewnętrznym lub zewnętrznym. Tłokowy zawór zwrotny z gwintem zewnętrznym jest podłączony do rury z gwintem wewnętrznym. Zawory tłokowe z gwintowanym końcem mają przeważnie mniejsze rozmiary niż zawory z kołnierzem. Producenci tłokowych zaworów zwrotnych projektują te zawory do zastosowań nisko- i średniociśnieniowych. Zawory te są łatwe i szybkie w instalacji i montażu. 

Rysunek: Tłokowy zawór zwrotny z gwintowanym końcem.

Tłokowy zawór zwrotny z końcówką spawaną 

Jest to tłokowy zawór zwrotny połączony z rurą metodą spawania. Zarówno zawór, jak i rura są wykonane z kompatybilnego materiału, co pomaga zwiększyć ich wytrzymałość po zespawaniu. Spawane zawory zwrotne typu tłokowego nadają się do zastosowań wysokociśnieniowych. Wynika to z faktu, że metoda spawania zapewnia bardzo szczelne uszczelnienie, a ponieważ zawór i rura stają się jedną jednostką po spawaniu, nie jest możliwe wystąpienie wycieku płynu. Nie jest jednak możliwe otwarcie zaworu zwrotnego typu tłokowego w celu kontroli, naprawy i czyszczenia, gdy znajduje się on w terenie. Producenci tłokowych zaworów zwrotnych projektują te zawory do zastosowań, które nie wymagają częstych napraw i konserwacji lub w których kontrolowane media są niebezpieczne, takie jak kwasy lub materiały palne, takie jak ropa naftowa i gaz. Zawory zwrotne typu tłokowego z końcówką spawaną są lżejsze od zaworów z końcówką kołnierzową. Zawory te mogą mieć różne rozmiary, od małych do dużych, w zależności od miejsca ich zastosowania. 

Zastosowania zaworów zwrotnych typu tłokowego 

• Tłokowe zawory zwrotne są stosowane w przemyśle naftowym i gazowym. 
• Zawory zwrotne typu tłokowego są stosowane w dopływie świeżej wody. 
• Są one stosowane w oczyszczalniach ścieków. 
• Są one wykorzystywane do kontroli wody zasilającej w elektrowniach parowych. 
• Zawory te są stosowane w produkcji wyrobów farmaceutycznych. 
• Są one wykorzystywane w produkcji chemikaliów.
• Zawory zwrotne typu tłokowego są stosowane w przetwórstwie żywności i napojów. 
• Zawory te są stosowane w systemach klimatyzacji w celu zapobiegania wstecznemu przepływowi czynnika chłodzącego. 

Zalety tłokowych zaworów zwrotnych 

• Tłokowe zawory zwrotne są trwałe, ponieważ mogą być używane przez długi czas bez konieczności wymiany. Ponadto zawory te można naprawiać, co sprawia, że nadają się do użytku po naprawie, gdy się zepsują. 
• Tłokowe zawory zwrotne są uniwersalne, ponieważ mogą być wykorzystywane w różnych zastosowaniach przemysłowych. 
• Zawory te nie pozwalają na przepływ płynu w odwrotnym kierunku, co pomaga zapobiegać zanieczyszczeniu płynu, a także zapobiega uszkodzeniom urządzeń rurowych, takich jak kotły i pompy. 
• Tłokowe zawory zwrotne są automatyczne, co zwalnia właściciela z dodatkowych kosztów zatrudnienia operatora zaworu lub dołączenia siłownika zaworu. 
• Zawory te nadają się zarówno do zastosowań wysokociśnieniowych, jak i wysokotemperaturowych. 
• Zawory te charakteryzują się niskim spadkiem ciśnienia, co zwiększa wydajność pompowania, oszczędzając w ten sposób energię. 
• Tłokowe zawory zwrotne działają szybko i bez wycieków płynu.
• Zawory te mogą utrzymywać wymagany poziom ciśnienia w instalacji rurowej. 
• Są łatwe w instalacji, naprawie i konserwacji. 

Wady zaworów zwrotnych tłokowych 

• Zawory zwrotne typu tłokowego umożliwiają przepływ płynu tylko w jednym kierunku. 
• Zawory te nie nadają się do zastosowań związanych z pulsacyjnym przepływem płynu. 
• Zawory te mają tendencję do powodowania problemów z uderzeniami wodnymi. 

Rozwiązywanie problemów z zaworem zwrotnym tłoka 

Wyciek płynu z połączenia zawór-rurka

• Połączenie za pomocą śrub lub wkrętów jest poluzowane. Dokręć połączenie. 
• Zużyta uszczelka. Wymień uszczelkę. 
• Uszkodzone lub zużyte o-ringi. Wymień o-ringi. 

Brak przepływu płynu przez zawór zwrotny tłoka

• Zawór został zainstalowany w niewłaściwym kierunku. Wymontuj zawór z instalacji rurowej i podłącz go zgodnie z instrukcjami producenta tłokowego zaworu zwrotnego. 
• Rura łącząca zawór zwrotny tłoka jest zablokowana. Sprawdź, czy przewód nie jest zablokowany i usuń wszelkie ciała obce blokujące przepływ płynu. 

Wyciek płynu, gdy zawór jest całkowicie zamknięty 

• W zaworze zwrotnym tłoka znajdują się cząstki stałe. Oczyść zawór z cząstek stałych powodujących blokadę. 
• O-ringi są uszkodzone. Wymień o-ringi. 
• Gniazdo zaworu jest uszkodzone. Wymień gniazdo zaworu lub zawór. 

Podsumowanie 

Tłokowy zawór zwrotny to zawór służący do zapobiegania wstecznemu przepływowi płynu. Tłokowy zawór zwrotny działa automatycznie na zasadzie różnicy ciśnień. Zgodnie z tą zasadą tłokowy zawór zwrotny otwiera się, gdy ciśnienie ssania jest wyższe niż ciśnienie wylotowe. Wysokie ciśnienie powoduje, że do otwarcia zaworu wykorzystywana jest energia wysokiego ciśnienia. Jeśli ciśnienie ssania staje się niższe niż ciśnienie wylotowe lub gdy pompa zatrzymuje się, płyn próbuje płynąć do tyłu, ale zawór natychmiast się zamyka. W związku z tym ten typ zaworu nie wymaga siłownika ani operatora zaworu. Istnieją różne typy zaworów zwrotnych tłokowych, w tym zawory zwrotne tłokowe w kształcie litery Z, zawory zwrotne tłokowe obciążone Y, zawory zwrotne tłokowe z kołnierzem, zawory zwrotne tłokowe z gwintowanym końcem i zawory zwrotne tłokowe z przyspawanym końcem. Zastosowania tych zaworów obejmują między innymi przemysł naftowy i gazowy, farmaceutyczny, produkcję chemiczną, przetwórstwo żywności i napojów, zaopatrzenie w wodę, klimatyzację i wytwarzanie energii parowej. Zalety stosowania tłokowych zaworów zwrotnych to trwałość, wszechstronność, brak odwrotnego przepływu płynu, automatyczne działanie, zdolność do utrzymywania ciśnienia, niski spadek ciśnienia i brak wycieków płynu. Tłokowe zawory zwrotne umożliwiają jednak przepływ płynu tylko w jednym kierunku i są podatne na problemy związane z uderzeniami wodnymi.