Zawór zwrotny do stacji pomp: do czego jest potrzebny i jak jest instalowany

Przy aranżacji autonomicznego systemu zaopatrzenia w wodę należy starannie dobrać nie tylko pompę, ale także różnorodne zabezpieczające elementy armatury rurociągowej. Wśród ważnych urządzeń jedno z istotnych miejsc zajmuje zawór zwrotny do stacji pomp, który pomaga utrzymać stabilne ciśnienie w systemie hydraulicznym.

Zapobiega on przedwczesnemu zużyciu sprzętu pompującego i zapobiega awariom w pracy.

Rodzaje i przeznaczenie armatury zwrotno-zaporowej

Rozmiary zaworu zwrotnego są niewielkie, ale bez tego drobiazgu utrzymanie ciśnienia w systemie wodociągowym byłoby niemożliwe. Należy on do kategorii armatury rurociągowej, której głównym zadaniem jest zapobieganie zmianie kierunku przepływu wody w rurach systemu zaopatrzenia w wodę.

Domowe urządzenia pompowe nie są przystosowane do jej ruchu w nieprzewidzianym kierunku.

Zawór zwrotny jest używany do przepuszczania przepływu wody tylko w jednym kierunku, całkowicie blokując mu drogę powrotną (+)

Na rynku dostępne są modele stacji pomp, w których wyposażeniu producenci uwzględniają obecność zaworu zwrotnego. Do takich wariantów dołączany jest wąż ssący z wbudowanym zaworem zwrotnym. Jednak w większości przypadków tę armaturę trzeba nabyć samodzielnie.

Takie zawory są instalowane zarówno na przewodzie ssącym, jak i na przyłączu do wewnątrzdomowej instalacji wodociągowej, bezpośrednio za pompą z hydroakumulatorem lub przed stacją pomp.

W zależności od miejsca instalacji w schemacie systemu zaopatrzenia w wodę zawory zwrotne dzielą się na:

• Denne. Zapobiegają one wstecznemu przepływowi podniesionej ze źródła wody po wyłączeniu urządzenia pompującego. Stwarzają warunki do eksploatacji agregatu bez ciągłego napełniania wodą przed uruchomieniem samego urządzenia i przewodu ssącego.
• Rurociągowe. Wśród nich odmiany osiowe i klapowe. Zapobiegają spadkowi wartości ciśnienia roboczego w systemie.

Jeśli na końcu rury ssącej stacji pomp brakuje zaworu zwrotnego, to po zatrzymaniu pompy woda pod wpływem siły ciężkości zacznie spływać z powrotem. W rezultacie w magistrali będą tworzyć się pęcherze powietrza, w warunkach “suchego biegu” zaczną niszczeć uszczelki. W konsekwencji woda przedostanie się do pompy elektrycznej i spowoduje jej przepalenie.

Zawór zwrotny może być zamontowany nie tylko w punkcie początkowym przewodu ssawnego. Aby zapewnić utrzymanie ciśnienia, instaluje się go na rurociągu przed przepompownią lub przed zbiornikiem hydraulicznym, gdy jest on umieszczony oddzielnie.

W większości przypadków nowoczesne pompy mają zabezpieczenie przed takimi procesami. Jednak po każdym zatrzymaniu agregatu trzeba będzie wlać do nich wodę w celu uruchomienia.

W niektórych modelach pomp możliwe jest nawet odwrotne obracanie się wirnika, co może doprowadzić do jego awarii. Instalacja tego zaworu na linii poboru cieczy ze źródła jest obowiązkowa, w przeciwnym razie żadne elektroniczne zabezpieczenie agregatu ciśnieniowego nie pomoże.

Przy łączeniu kilku przepompowni w jeden węzeł, zawory zwrotne chronią wyłączony agregat przed ciśnieniem pracujących urządzeń

W przypadku zaworu zwrotnego rurowego sytuacja jest nieco inna. Tutaj chroni on bardziej nie pompę, ale system dystrybucji wody wewnątrz domu. Zamykając wodę w rurach, nie pozwalając jej wrócić do hydroakumulatora, zawór zwrotny pomaga utrzymać w systemie wymaganą wartość ciśnienia roboczego. Bez niego woda będzie dążyć z powrotem do zbiornika akumulacyjnego, zmuszając go do pracy w trybie awaryjnym.

Zawory zwrotne zwiększają wydajność i niezawodność pracy przepompowni, chroniąc przy tym pompę, armaturę sanitarną i system wodociągowy przed uderzeniami hydraulicznymi. Ogólnie rzecz biorąc – niezastąpione urządzenie. Jednak na otwarcie zasuwy woda musi zużywać energię, co obniża ciśnienie przepływu po jej przejściu o 0,1–0,3 atm.

Zawór zwrotny denny

Denne warianty zaworów zwrotnych montuje się na wlocie przewodu odprowadzającego wodę. Stosuje się je do wyposażania powierzchniowych systemów pompowych w celu ochrony przed spadkiem ciśnienia.

Zadaniem dennego zaworu zwrotnego jest zatrzymanie wody w systemie i utrzymanie roboczego poziomu ciśnienia (+)

Ze względu na specyfikę konstrukcyjną denne zawory zwrotne dzielą się na:

• Sprężynowe. Ich roboczy mechanizm zamykający składa się ze sprężyny i tarczy, która pod naporem wody, podczas ściskania sprężyny, przesuwa się wzdłuż korpusu urządzenia i przepuszcza strumień.
• Skrzydłowe. Głównym elementem jest jedna lub dwie poprzeczne klapy, które otwierają się pod naporem odpompowywanej wody i powracają na miejsce, gdy ciśnienie ustaje.

Ze względu na sposób mocowania do końca węża ssącego lub rury, zawory denne dzielą się na złączkowe i kołnierzowe. W zestawie z domowymi agregatami pompującymi najczęściej stosuje się typ złączkowy.

Pod ciśnieniem wody sprężyna urządzenia ściska się, a przymocowany do niej dysk zamykający otwiera drogę przepływowi tylko w jednym kierunku

Połączenia złączkowe zaworów zwrotnych są prostsze w montażu, ale wymagają okresowej kontroli stanu, szczególnie przy pracy z pompą wibracyjną

Klapowy zawór zwrotny – najprostszy w eksploatacji, nadający się do naprawy wariant urządzenia, którego klapa otwiera się tylko w jednym kierunku pod naciskiem pompowanej wody (+)

Przed dennym zaworem zwrotnym zalecany jest montaż filtra siatkowego. Musi on uniemożliwić przedostanie się do układu pompowego zanieczyszczeń biologicznych oraz cząstek stałych mających efekt ścierny.

Urządzenie należy instalować zgodnie z kierunkiem wskazanym strzałką na obudowie. Odległość od dna ujęcia wody do zaworu zwrotnego powinna wynosić nie mniej niż 0,5 – 1,0 m w zależności od klasy agregatu i zaleceń producenta. Pomiędzy zwierciadłem wody w studni lub odwiercie a zaworem musi znajdować się słup wody o grubości nie mniejszej niż 0,3 m.

Systemy pompowe z pompą zatapialną wyposaża się w zawór zwrotny bez filtra, ponieważ są one wyposażone we wbudowane urządzenia czyszczące chroniące funkcjonalne “wnętrze” przed tarciem. Zawór zwrotny w tym przypadku montuje się przed rurą tłoczną, bezpośrednio za agregatem pompującym. Stosuje się go do zapobiegania spadkowi ciśnienia w sieci.

Zawór zwrotny w układzie pompowym z pompą zatapialną montuje się bezpośrednio za agregatem na wlocie rury ssącej

Zawór zwrotny podtrzymujący ciśnienie

Istnieje kilka konstrukcji zaworów zwrotnych do rurociągów o wspólnej zasadzie działania. Wszystkie muszą zapewniać jednokierunkowy przepływ cieczy roboczej, dlatego wewnątrz posiadają mechanizm zamykający. Otwiera się on zgodnie z kierunkiem przepływu, nie utrudniając go, a przy próbie przepływu wstecznego natychmiast się zamyka.

Przy bezpośrednim przepływie wody element zamykający w zaworze przesuwa się na bok, a przy przepływie wstecznym – zamyka rurę całkowicie (+)

Zwykły zawór zwrotny składa się z:

• obudowy;
• elementu odcinająco-regulacyjnego (organu roboczego);
• sprężyny (w wielu modelach jest jej brak).

Energia ciśnienia wody płynącej w kierunku bezpośrednim odsuwa element zamykający od gniazda, tworząc w ten sposób okno robocze dla swobodnego przepływu cieczy. Natomiast przy zmianie kierunku przepływu na wsteczny, zamknięcie to pod działaniem sprężyny i ciśnienia wody wraca na swoje pierwotne miejsce, odcinając rurociąg.

Produkty tego typu armatury rurowej różnią się konstrukcją, używanymi przy wytwarzaniu materiałami, a także sposobem mocowania do rur. Przy tym praktycznie wszystkie odmiany zaworów zwrotnych mogą być używane przy montażu stacji pomp, ale nie zawsze jest to praktyczne i celowe.

Odmiany konstrukcyjne wyrobów

Element zamykający może poruszać się równolegle, prostopadle i pod kątem do osi rurociągu. Najczęściej przy suchych rurach opada on do gniazda pod własnym ciężarem. Urządzenie zapewnia normalne ciśnienie w wodociągu, zapobiegając wstecznemu przepływowi wody dostarczanej do punktów poboru.

Dlatego podczas montażu poszczególnych modeli zaworów zwrotnych należy zwracać uwagę nie tylko na strzałkę kierunku przepływu, ale także na prawidłowe ułożenie pokrywy, w której znajduje się prowadnica dla ruchomego elementu zamykającego.

W zależności od konstrukcji zamknięcie wewnątrz zaworu zwrotnego przesuwa się, obraca lub podnosi (+)

Wewnętrzne zamknięcie w zaworze zwrotnym może być wykonane w postaci:

• suwaka (grzybka) składającego się z trzpienia i tarcz zamykających;
• dysku całego lub podzielonego na dwie klapy;
• kulki z mechanizmem sprężynowym i uszczelkami.

W zaworach o średnicy większej niż 400 mm przy powrocie do gniazda dysk uderza dość mocno w korpus, co nieuchronnie prowadzi do uszkodzenia urządzenia. Aby uniknąć przedwczesnego zużycia armatury, takie zamknięcia wyposaża się w tłumiki hydrauliczne, które zapewniają płynny ruch dysku.

Jednak w gospodarstwach domowych takie bezudarowe zawory zwrotne nie są używane. W sprzedaży dostępne są prostsze i tańsze odpowiedniki.

Jeśli potrzebny jest zawór zwrotny o małych rozmiarach, warto wybrać model kulkowy lub dwuklapowy. W pierwszym przypadku wewnątrz przesuwa się mała kulka zgodnie z ruchem wody i przeciwnie, a w drugim – zamknięcie rury następuje za pomocą dwóch połówek dysku zamocowanych na jednym trzpieniu. Korpus obu produktów jest kompaktowy ze względu na brak wewnątrz ruchomego suwaka o szerokim skoku.

Istnieją również konstrukcje bezzwrotnego typu z wymuszonym otwieraniem/zamykaniem zasuwy. Sterowanie przepływem w tym przypadku odbywa się za pomocą urządzeń mechanicznych lub ręcznych. Jednak taka armatura zwrotna nie jest stosowana w gospodarstwach domowych ze stacjami pomp. Po prostu nie jest potrzebna do pomp.

Klasyfikacja według rodzaju mocowania

Oprócz różnic konstrukcyjnych w elemencie roboczym, zawory zwrotne stosowane do instalacji ze stacjami pomp różnią się również sposobem mocowania. Wybór zależy od materiału rurociągów i technologii ich łączenia.

Muftowy zawór zwrotny z mechanizmem podnosząco-sprężynowym składa się z mosiężnego korpusu z gwintem (1, 2), grzybka (3), sprężyny (4), tarczy blokującej grzybek (5) i uszczelki (6)

Ze względu na sposób połączenia z rurami, zawory zwrotne dzielą się na:

1. Muftowe.
2. Kołnierzowe.
3. Międzykołnierzowe.
4. Przyspawane (do spawania).

Pierwszy rodzaj łączy się z rurami za pomocą połączenia gwintowanego, drugi zaś podłącza się za pomocą kołnierzy z uszczelkami. Międzykołnierzowe zawory zwrotne nie mają własnych mocowań, są mocowane między kołnierzami innych elementów wodociągu za pomocą długich szpilek.

Opcja do przyspawania jest bardziej przeznaczona do stosowania w rurociągach, którymi transportowane są agresywne media. Nie montuje się ich razem ze stacjami pomp. Zawory zwrotne z mocowaniem międzykołnierzowym są produkowane tylko w wersji dyskowej lub dwuzasuwowej.

Do systemów wodociągowych najczęściej wybiera się zawory zwrotne z mechanizmem podnosząco-sprężynowym i połączeniem muftowym. Są łatwiejsze w montażu i demontażu, a także w naprawie poprzez wymianę sprężyny, która jest najsłabszym elementem w tej armatury rurowej.

Wyroby międzykołnierzowe charakteryzują się małymi gabarytami i dość wysoką ceną, można je instalować na rurach zarówno poziomo, jak i pionowo

Warianty materiału wykonania

Korpus zaworu zwrotnego może być wykonany z:

• brązu;
• mosiądzu;
• żeliwa;
• stali nierdzewnej;
• tworzywa sztucznego.

Najbardziej trwałe są modele ze stali nierdzewnej, są one najmniej podatne na procesy korozyjne. Zawory zwrotne z żeliwa są nieporęczne, dlatego rzadko spotyka się je w gospodarstwach domowych. Stosuje się je głównie na rurach o dużym przekroju. Do domowych stacji pomp takie rury nie są podłączane.

Najpopularniejsze wyroby są z mosiądzu. Ten metal jest stosunkowo tani, nie rdzewieje i optymalnie pasuje do wszystkich rodzajów rur. Wyroby z tworzyw sztucznych warto brać tylko do magistrali o niskim ciśnieniu i rurociągów polipropylenowych.

Główne awarie zaworów zwrotnych występują z powodu zużycia sprężyny. Do domku jednorodzinnego warto dobrać wyrób z możliwością jej wymiany własnoręcznie (+)

Roboczy element zamykający jest wykonany z:

• stali nierdzewnej;
• aluminium;
• z tworzyw sztucznych.

W zasadzie wszystkie te materiały są równie dobre. Części blokujące są niewielkich rozmiarów i zawsze wykonuje się je jako wysokowytrzymałe i trwałe. Awarie najczęściej występują w mechanizmie sprężynowym. Dlatego sprężyny w zdecydowanej większości modeli są ze stali nierdzewnej, która słynie z właściwości antykorozyjnych i niezawodności.

W sklepach można również znaleźć kombinowane zawory zwrotne, których korpusy i pokrywy wykonane są z różnych materiałów. Każdy producent dąży do obniżenia kosztów swoich produktów i zaproponowania rynkowi jakiejś nowości. Dobrze, że wszystkie armatury przechodzą testy, wystarczy jedynie wymagać certyfikatu zgodności z odpowiednimi normami i standardami.

Aby uzyskać szczelność zamknięcia podczas opuszczania go do gniazda, stosuje się uszczelki z gumy, tworzyw sztucznych oraz napoiny z twardych stopów metali w różnych kombinacjach.

Montaż zaworów z stacją pomp

Wybierając zawór zwrotny, należy uwzględnić jego ciśnienie nominalne, przepustowość i średnicę przejścia. Wszystkie te dane znajdują się w karcie technicznej.

Montaż można wykonać samodzielnie, postępując zgodnie z instrukcją stacji pomp. W niej producent obowiązkowo wskazuje zalecane miejsca do instalacji wszystkich niezbędnych armatury.

Wariant montażu ZW na zatapialnej pompie odśrodkowej:

Najważniejsze jest tutaj sprawdzenie obecności/braku zaworu zwrotnego w bloku stacji pomp. Jeśli jest on już standardowym elementem instalacji doprowadzającej wodę, to nie warto dodatkowo montować tego uzbrojenia.

W tym przypadku zawór będzie tylko zmniejszał przepustowość rur, a żadnej korzyści z niego nie ma. Nie warto tracić pieniędzy i czasu na montaż niepotrzebnego elementu, który dodatkowo będzie powodował, choć niewielkie, utrudnienia w przepływie wody.

Standardowymi miejscami montażu zaworów zwrotnych są skrajny dolny punkt rurociągu ssącego oraz wlot do magistrali ciśnieniowej zaraz za stacją pomp.

Jeżeli schemat systemu zaopatrzenia w wodę zakłada możliwość opróżnienia magistrali ciśnieniowej lub pracę pompy w trybie odwrotnym, to górnego zaworu zwrotnego nie można instalować za zespołem wodociągowym. Po prostu nie dopuści on do takich działań, blokując przepływ wody do zespołu wodociągowego.

Kolejność montażu zestawu „zawór + zasuwa” zależy od technologii uruchamiania pompy. Istnieją modele, które są pierwotnie zaprojektowane do rozruchu na zamkniętą zasuwę. W takich przypadkach zawór zwrotny należy montować za zaworem odcinającym.

Zawór zwrotny w pozycji „dolnej” producenci zalecają montować we wszystkich przypadkach wraz z siatkowym filtrem wstępnego oczyszczania. Woda najpierw powinna być oczyszczana z piasku. Wewnętrzne części systemu będą szybciej ulegać zużyciu wskutek kontaktu z cząsteczkami ściernymi.

Lepiej od razu wziąć zawór zwrotny z wyjmowanym lub stałym sitkiem. Ochroni on urządzenie przed piaskiem, a wtedy nie będzie trzeba montować dodatkowego filtra.

Wybierając miejsce montażu zaworu zwrotnego, należy uwzględnić:

• kierunek przepływu wody;
• dostępność uzbrojenia do późniejszej naprawy i konserwacji;
• ograniczenia dotyczące ścisłej poziomości lub pionowości montażu niektórych typów zaworów zwrotnych;
• obecność piasku w wodzie, który może prowadzić do zatykania.

Najmniej podatne na zanieczyszczenia są sprężynowe zawory zwrotne z podnoszonym elementem zamykającym. Najszybciej i najłatwiej montuje się armaturę rurową z połączeniem międzykolnierzowym. Jednak częściej do wodociągów w domach jednorodzinnych wybiera się niedrogie odpowiedniki z kołnierzem lub łącznikiem gwintowanym.

W przypadku stosowania pompy głębinowej zawór zwrotny montuje się na końcu rury opuszczanej do ujęcia wody, przed urządzeniem pompowym.

Podczas montażu zaworu zwrotnego ważne jest, aby go prawidłowo zainstalować. Oś grzybka powinna znajdować się w pozycji ściśle pionowej. Natomiast przy montażu zaworu obrotowego oś obrotu „klapy” zawsze powinna znajdować się powyżej linii osiowej przepływu wody.

Strzałka na korpusie zaworu zwrotnego pozwala kontrolować kierunek przepływu wody i prawidłowe położenie zaworu. Trudno jej nie zauważyć, jeszcze trudniej popełnić błąd przy instalacji urządzenia blokującego w odpowiednim położeniu.

Podsumowanie i przydatny film na ten temat

Film #1. Wszystko o technologii montażu zaworu zwrotnego do wody:

Film #2. Przegląd armatury blokującej przepływ zwrotny:

Film #3. Który wariant zaworu zwrotnego preferować do systemu wodociągowego domku jednorodzinnego:

Stosowanie zaworów zwrotnych upraszcza eksploatację stacji pomp i zmniejsza ryzyko awarii w systemie wodociągowym. Nie warto oszczędzać na tym małym, ale ważnym elemencie.

Producenci oferują obecnie wiele wariantów tego rodzaju armatury o różnych rozmiarach, sposobach działania blokady i typach mocowania. Dla dowolnego systemu wodociągowego i rodzaju pompy łatwo będzie dobrać optymalne rozwiązanie.

Będziemy zadowoleni poznać Państwa opinię. Osoby chcące wyjaśnić skomplikowane kwestie techniczne, podzielić się doświadczeniem lub wskazać na niedociągnięcie materiału w poniższym bloku mogą zostawić komentarze.