Кіріспе
Ағынды басқару құрылғысы
Ағынды клапан, кері клапан, рефлюкс клапан, ұстап тұру клапаны, аяқ клапаны немесе бір жол клапаны – сұйықтың (сұйық немесе газ) тек бір бағытта ғана ағуын қамтамасыз ететін клапан. Кері клапандар екі портты клапандар болып табылады, яғни олардың корпусында екі тесік бар: біреуі сұйықтың кіруі үшін, екіншісі – шығуы үшін. Әртүрлі қолданыстарда қолданылатын кері клапандардың түрлі типтері бар. Кері клапандар көбінесе күнделікті тұтыну тауарларының құрамына кіреді. Олардың өлшемдері мен бағасы әртүрлі болғанымен, кері клапандар көбінесе өте кішкентай, қарапайым және арзан болады. Клапандар автоматты түрде жұмыс істейді және көпшілігі адам немесе сыртқы басқару арқылы басқарылмайды, сондықтан көпшілігінде клапан тұтқасы немесе сабы болмайды. Көптеген кері клапандардың корпустары (сыртқы қабықтары) пластиктен немесе металдан жасалған. Кері клапандардағы маңызды түсінік – ашылу қысымы, яғни клапанның жұмыс істеуі үшін кіреберіс пен шығару арасындағы ең төменгі қысым айырмасы. Әдетте, кері клапан нақты ашылу қысымы үшін есептеледі және осыған сәйкес тағайындалады.
Шарықты қайтару клапаны
Шарықты кері клапан – ағынды тоқтатуға арналған жылжымалы бөлігі шар болатын кері клапан. Кейбір шарықты кері клапандарда шар жабық күйде ұсталуына көмектесу үшін пружинамен жабдылған. Пружинасы жоқ конструкцияларда кері ағын шарды ұяға жылжыту және тығыздау үшін қажет. Шарықты кері клапандардың негізгі ұяларының ішкі беті шарды ұяға бағыттау және кері ағынды тоқтатқанда сенімді тығыздауды қамтамасыз ету үшін белгілі бір дәрежеде конустық пішінге ие. Шарықты кері клапандар көбінесе өте кішкентай, қарапайым және арзан болады. Олар жиі сұйық немесе гельді мини-помпалардың диспенсерлерінде, шашырату құрылғыларында, ауа соруға арналған кейбір резеңке шамдарда, қолмен жұмыс істейтін ауа сорғыларында, сондай-ақ кейбір басқа сорғыларда және қайта толтырылатын дозалау шприцтерінде қолданылады. Шарлар көбінесе металдан жасалса да, олар басқа материалдардан да жасалуы мүмкін; кейбір арнайы жағдайларда, сапфир сияқты өте төзімді немесе инертті материалдардан да жасалады. Жоғары өнімді сұйық хроматографиялық сорғылары және ұқсас жоғары қысымды қолданулар көбінесе (жасанды) рубин шарлары мен сапфирден жасалған немесе шар мен ұясы рубиннен жасалған кішкентай кіріс және шығыс шарықты кері клапандарын пайдаланады, олардың қаттылығы мен химиялық тұрақтылығы үшін. Ұзақ пайдаланудан кейін мұндай кері клапандар тозығып немесе ұясында жарық пайда болуы мүмкін, сондықтан оларды ауыстыру қажет. Сондықтан мұндай клапандар ауыстыруға арналған етіп жасалады, кейде олар жоғары қысымға төтеп бере алатын металл корпусына тығыз орнатылған және сорғы басына бұралатын кішкентай пластикалық корпуста орналастырылады. Дискі шар емес, кері клапанның басқа түрі, мысалы, пружинамен күш берілген клапан да болуы мүмкін. Шарықты кері клапандарды шарлы клапандармен шатастырмау керек, шарлы клапандар – бұл ағынды тоқтату немесе бағыттау үшін штырьда айналатын шардың басқарылатын ротор ретінде жұмыс істейтін клапанның басқа түрі.
Диафрагмалық қайтару клапаны
Диафрагмалық кері клапан әдетте жабық клапанды құру үшін иілгіш резеңке диафрагманы пайдаланады. Клапанды ашып, ағынды жүзеге асыру үшін жоғары жақтағы қысым, төмен жақтағы қысымнан белгілі бір мөлшерде артық болуы керек, бұл айырма қысым деп аталады. Оң қысым тоқтаған кезде диафрагма автоматты түрде бастапқы жабық күйіне оралады. Осы типті клапанды тыныс алу клапаны бар респираторларда (бет маскаларында) қолданады.
Көлбеуді қайтару клапаны
Айналмалы бақылау клапаны (немесе көлбеулі дискілі бақылау клапаны) – ағынды тоқтатуға арналған қозғалмалы бөлігі – дискісі, білік немесе тіреуге тіреліп, кері ағынды тоқтату үшін орындыққа немесе алға ағынды жіберу үшін одан шығып тұратын бақылау клапаны. Орындықтың ашылу қимасы екі порттың арасындағы орта сызыққа перпендикуляр немесе бұрышта орналасуы мүмкін. Айналмалы бақылау клапандары әртүрлі өлшемде болуы мүмкін, бірақ ірі бақылау клапандары көбінесе айналмалы болып келеді. Айналмалы бақылау клапандарынан туындайтын жиі кездесетін мәселе – су соққысы. Бұл клапан жабылып, ағын күрт тоқтағанда пайда болады, нәтижесінде қысымның күрт өсуіне және құбырлар мен клапандарға қарсы әрекет ететін жоғары жылдамдықты соққы толқындарына себеп болады, бұл металдарға үлкен жүктеме түсіреді және жүйеде дірілдерді тудырады. Егер байқалмаса, су соққысы жүйедегі сорғыларды, клапандарды және құбырларды жарып жіберуі мүмкін. Унитаздың құбыр механизміндегі жапқы клапан – осы типтегі клапанның мысалы. Жапқыны қолмен көтеру арқылы резервуардағы қысым жеңіледі. Содан кейін резервуар суы ағып, жапқы гравитация күші әсерінен төмен түскенше ашық күйде қалады. Бұл механизмнің тағы бір түрі – өрт сөндіру және өрт қауіпсіздігі жүйелерінде қолданылатын клаппер клапаны. Бұрылмалы қақпа тек ағынның бағытында ғана ашық болады. Клаппер клапаны көбінесе алға бағытталған қысым болмағанда қақпаны жабық ұстайтын серіппеге ие. Тағы бір мысал – санитарлық дренаж жүйесі үшін артқа ағын клапаны, ол ағынды судың кері ағынынан туындайтын су тасқынынан қорғайды. Мұндай тәуекел көбінесе біріктірілген кәріз жүйелеріне қосылған санитарлық дренаж жүйелерінде және жаңбыр суы дренаж жүйелерінде кездеседі. Бұл құйма жаңбыр, қардың еруі немесе су тасқынынан туындауы мүмкін.
Бөлшектік қайтару клапаны
Бабочка тәрізді кері клапан – кері ағысты болдырмау үшін екі ілмектелген қанатшасы кері клапан ретінде жұмыс істейтін тербелісті кері клапанның бір түрі. Оны ағынды реттеуге қолданылатын және бір бағытты ағыс функциясы жоқ, сондай-ақ ұқсас атаумен белгілі көбелек клапанмен шатастырмау керек.
Тоқтату-тексеру клапаны
Тоқтату-кері клапаны – ағын бағытына немесе қысымына қарамастан, ағынды тоқтатуға мүмкіндік беретін басқару құрылғысы бар кері клапан. Ол артқа қарай ағынға немесе жеткіліксіз алға бағытталған қысымға (қалыпты кері клапанның әрекеті) жауап ретінде жабылатын болса, сыртқы механизм арқылы қасақана тоқтатылып, алға бағытталған қысымға қарамастан, кез келген ағынның алдын шегуге болады.
Көтергіш-қайтару клапаны
Көтергішті қайтару клапаны – дискісінің (кейде көтергіш деп те аталады) кіріс немесе ағыс бағытындағы сұйықтықтың қысымы артып, клапанды ашып, ағынға мүмкіндік беретін қайтару клапаны. Дискінің қозғалысын тік сызықта бағыттайтын жетек болғандықтан, клапан кейін дұрыс жабылады. Қысым төмендеген кезде, гравитация күші немесе ағыс бағытындағы жоғары қысым дискіні орындығына түсіріп, кері ағынды тоқтатады.
Тізімдегі қайтару клапаны
Жолдағы кері клапан – көтеру клапанына ұқсас кері клапан. Дегенмен, бұл клапанның көбінесе серіппесі болады, ол клапанның кіретін жағында қысым болғанда "көтеріледі". Серіппенің қарсылығын жеңу үшін кіретін жақта қажетті қысым "ашылу қысымы" деп аталады. Клапан арқылы өтетін қысым ашылу қысымынан төмен түссе, серіппе процесте кері ағыстың алдын алу үшін клапанды жабады.
Қасқыр құйрықты клапан
Қасқыр құйрықты клапан – ағыны төмен жағына еніп тұратын жұмсақ түтік арқылы өтетін кері клапан. Кері қысым осы түтікті қысып, ағынды тоқтатады.
Қамыс клапаны
Қамыс клапаны – бұрыштық пластинаны тығыздайтын иілгіш, жалпақ табақтан жасалған қайтару клапаны. Ашу қысымы өте төмен, қозғалмалы бөлігінің массасы аз болғандықтан жылдам жұмыс істеуге мүмкіндік береді, ағынға қарсылығы орташа, ал кері қысыммен тығыздау қасиеті жақсарады. Бұлар екі тактілі ішкі жану қозғалтқыштарында картер көлеміне ауа беру клапаны ретінде, ал ауа компрессорларында цилиндр(лер)дің сору және шығару клапандары ретінде жиі қолданылады. Қамыс клапандары көбінесе газдар үшін қолданылса да, Autotrol суды тазалау басқару клапандары қамыс клапандары жиынтығын пайдаланып, ағын жолын құру үшін кейбір қамыстарды таңдап ашады.
Ағынды тексеру
Ағынды тексеру клапаны – гидравликалық жылыту және салқындату жүйелерінде қажетсіз пассивті гравитациялық ағынды болдырмау үшін қолданылатын клапан. Ағынды тексеру клапаны – төмен ағын кедергісін, ондаған жылдар бойы үздіксіз қызмет етуді және гидравликалық жүйелерде жиі кездесетін ұсақ бөлшектерді тығыздау беттерінен өздігінен тазалауды қамтамасыз ететін, ағынмен көтерілетін, гравитациялық жабылатын, ауыр металлдан жасалған қарапайым тоқтағыш. Өзін-өзі тазалау үшін тоқтағыш әдетте конустық пішінде болмайды. Салмақтағы дөңгелек ойыс, тесіктің жиегіндегі сәйкес тар тізбекке орналасады – бұл кең таралған конструкция. Бұл қолданыс шамалы кері ағын деңгейін қабылдайды, мүрелі шешім қажет емес. Ағынды тексеру клапаны клапанды ашық ұстауға мүмкіндік беретін жұмыс бұрандасына ие, бұл тоқтату клапанының басқаруына кері, жүйені толтыруға және жүйеден ауаны шығаруға көмектеседі.
Көп клапандар
Бірнеше кері клапанды тізбектей жалғауға болады. Мысалы, екіқұбырлы кері клапан көбінесе судың кері ағуын болдырмау құрылғысы ретінде қолданылады, ол ықтимал ластанған судың қалалық су құбырларына кері сорылуына жол бермейді. Сондай-ақ, кері ағынды тоқтату үшін бір корпуста екі шар мен отырық жұбынан тұратын екі шарлы кері клапан бар, бұл кері ағынды толығымен жабуды қамтамасыз етеді; сонымен қатар поршеньдік кері клапан, дискілі кері клапан және шарлы-конустық кері клапан түрлері де бар.
Насос
Тексергіш клапандар көбінесе кейбір сорғы түрлерімен қолданылады. Поршенді және диафрагмалық сорғылар, мысалы дозаторлау сорғылары және хроматографияға арналған сорғылар, әдетте кіріс және шығысқа шарлы кері клапандарды пайдаланады. Бұл клапандар көбінесе сорғы басына бекітілген кішкентай цилиндрлерге ұқсайды және кіріс және шығыс құбырларында орналасқан. Сұйықтықтың көлемін жылжытуға арналған көптеген сорғы тәрізді механизмдер шарлы кері клапандар сияқты тексеретін клапандарды қолданады. Бу қазандықтарына су жеткізетін қоректендіру сорғылары немесе инжекторлар кері ағысты болдырмау үшін тексеретін клапандармен жабдықталған. Су аттракционына су беретін сорғыларда да тексеретін клапандар қолданылады. Су аттракционына апаратын су, аттракционға апаратын баспалдақтарды ұстап тұратын мұнара қызметін атқаратын құбыр арқылы ағады. Аттракцион жабылып қалғанда, тексеретін клапан құбыр арқылы су ағысын тоқтатады; ал аттракцион келесі күні қайта ашылғанда, клапан ашылады және ағыс қайта басталады, бұл аттракционды қайта пайдалануға дайын етеді.
Өнеркәсіптік процестер
Тексергіш клапандар көптеген сұйықтық жүйелерінде, мысалы химиялық және энергетикалық станцияларда, сондай-ақ көптеген өндірістік процестерде қолданылады. Ядролық өнеркәсіптегі кең таралған қолданыстары – сумен жабдықтауды басқару жүйелері, төгілу желілері, толықтыру суы, әртүрлі процестік жүйелер, N2 жүйелері, сондай-ақ бақылау және сынама алу жүйелері. Ұшақтар мен ғарыш өнеркәсібінде тексеру клапандары жоғары діріл, температураның үлкен ауытқулары және коррозиялық сұйықтықтар бар жерлерде қолданылады. Мысалы, ғарыш кемелері мен ұшыру құралдарының қозғалтқыштарын басқару, реакциялық басқару жүйелері (RCS) және қатынас басқару жүйелері (ACS), әуе кемелерінің гидравликалық жүйелері үшін. Тексергіш клапандар бірнеше газды бір газ ағынына біріктірген кезде де жиі қолданылады. Газдардың бастапқы көздерінде араласуын болдырмау үшін әрбір жеке газ ағынына тексеру клапаны орнатылады. Мысалы, отын мен тотықтырғышты араластыру қажет болса, бастапқы газ баллондары таза және, демек, жанбайтындай болуын қамтамасыз ету үшін отын мен тотықтырғыш көздерінде де тексеру клапандары қолданылады. 2010 жылы NASA-ның реактивтік қозғалтқыш зертханасы қарапайым тексеру клапанының дизайнын сәл өзгертті, мақсаты – Марста өмірдің белгілерін көрсететін сұйық үлгілерді құрылғының жеке резервуарларында, араласудан қорқып сақтау болды.
Үй ішіндегі пайдалану
Санитарлық ауыз сумен жабдықтау санитарлық емес жүйеге, мысалы, газонды суаруға, ыдыс жуғыш машинаға немесе кір жуғыш машинаға қосылған кезде, ластанған судың ішкі сумен жабдықтауға кері өтуіне жол бермеу үшін кері ағынды тоқтату клапаны қолданылады. Суару жүйелерінің кейбір түрлері мен тамшылатып суару құрылғыларында жүйе өшірілгенде судың ағып кетуін болдырмау үшін кішкентай кері клапандар орнатылған. Тұрмыстық жылыту жүйелерінде, әсіресе күн жылу станцияларымен бірге тік конвекцияны тоқтату үшін қолданылатын кері клапандар гравитациялық тежегіштер деп аталады. Желілік сумен жабдықтау жүйесіне қосылған жаңбыр суын жинау жүйелерінде негізгі сумен жабдықталудың ластануын болдырмау үшін бір немесе бірнеше кері клапан орнатылуы қажет. Гидравликалық домкраттардың көтеру жағында қысымды жасау үшін шарлы кері клапандар пайдаланылады. Кері клапандар көбінесе үрмелі бұйымдарда, мысалы, ойыншықтарда, матрастарда және қайықтарда қолданылады. Бұл бұйымды үнемі немесе үздіксіз ауамен толтыру қажеттілігін жояды.
Тарих
Фрэнк П. Коттер 1907 жылы "арнайы фитингтерді қажет етпейтін және құбырларға тікелей қосылатын, сондай-ақ тексеру немесе жөндеу үшін оңай ашылатын қарапайым өзін-өзі герметикалайтын кері клапанды" (АҚШ патенті 865,631) ойлап тапты. Никола Тесла 1916 жылы сұйықтықтар үшін сырттай қарапайым, бірақ бір бағытты клапанды құрастырды, оған Тесла клапаны деп ат қойылды. Ол 1920 жылы патенттелді (АҚШ патенті 1,329,559).