Конструкции запоров трубопроводной арматуры

Запорная арматура — наиболее популярная разновидность трубопроводной арматуры. Предназначена она для отсекания потока любой среды в инженерных системах.

Виды запорной арматуры по
сфере применения

Изготавливают запорную арматуру из чугуна, стали,
меди и даже пластмассы если сами коммуникации пластиковые.

Классифицируют ее по разным признакам. В зависимости от сферы применения её классифицируют следующим образом:

1. Промышленная. Эти устройства выпускают серийно и применяют в различных сферах. Они есть в водопроводных, отопительных, газопроводных системах, в паропроводах.
2. Общепромышленная. Используют эту группу изделий в таких условиях, где эксплуатация происходит при высоком давлении, низких или высоких температурных режимах. Такую арматуру устанавливают на трубопроводах, перемещающих агрессивные, токсичные, радиоактивные среды. Это запорные изделия коррозионно-стойкие, фонтанные, криогенные, с обогревом, предназначенные для сыпучей среды.
3. Специальная. Её конструируют и изготавливают по заданным техническим регламентам, т.е. по спецзаказу.
4. Судовая. Используют в на судах морских и речных. К ней предъявляют повышенные требования: невосприимчивость к вибрации, определенный вес, повышенная надежность.
5. Сантехническая. Это самая популярная и обширная группа изделий, которые есть в каждом доме. Устанавливают такую арматуру на самых разных коммуникациях, эксплуатируемых пользователями. Без неё не сможет функционировать сантехника, бытовые приборы. Характерная особенность — небольшие присоединительные диаметры. Управление в основном происходит вручную, исключение — газовые защитные клапаны и регуляторы давления.
6. Уникальная. Изготавливают в основном для экспериментальных промышленных установок.

Вид арматуры по типу
присоединения к системе

Тип присоединения — один из ключевых
параметров при проектировании трубопроводной арматуры. Самыми популярными видами являются соединения:

• фланцевые;
• резьбовые муфтовые;
• штуцерные;
• приварные.

Для существующей трубопроводной магистрали этот
вопрос не актуальный, поскольку вариантов нет, их диктует сама система.

Фланцевый тип присоединения

Вся арматура фланцевого типа различается
по единственному признаку — форме фланцев. Они бывают
круглыми, квадратными, треугольными. Два первых встречаются наиболее часто.
Круглые фланцы универсальны, они подходят для любых давлений. Ограничением для
применения квадратных фланцев является давление выше 20 атмосфер.

Арматура с фленцевым соединением.

Присоединительные фланцы должны плотно прилегать
к ответным фланцам на трубопроводе. Их стягивают болтами или шпильками. Для
этого в обоих элементах есть отверстия. Для лучшего прижима крепеж затягивают
гайками. Повышают герметичность прокладки, размещенные между фланцами. Это
разъемное соединение, поэтому проблем при монтаже и демонтаже не возникает. К достоинствам
изделий относят:

• прочность и надежность;
• стойкость к высокому давлению;
• хорошая герметичность.

Главные недостатки такого метода монтажа —
возможное ослабление крепежа, внушительные габариты, немалая масса, высокая
цена.

Изготавливают фланцы из стали либо чугуна —
ковкого или серого. Ковкий чугун лучше, чем серый выдерживает большие
температурные перепады и высокое давление. Литые стальные фланцы очень прочные,
но на них негативно влияют пластические деформации.

Резьбовое соединение

Применяют этот тип присоединения для
трубопроводов с наибольшим диаметром — до ДУ-50 и для давлений до 1,6 МПа. В
этом случае резьба присутствует как на трубе, так и на арматуре. Даже если на
трубопроводе резьбы нет, ее всегда можно нарезать. С одного конца арматуры этого
типа имеется шестигранник для возможности применения разводного ключа для
накручивания.

Арматура с резьбовым соединением.

Резьбовые соединения бывают двух
исполнений — с внутренней резьбой и внешней. С двух
сторон изделия может быть разная резьба — внутренняя с одной и наружная с другой
или идентичная с обеих сторон. Стандарты резьбы также встречаются разные.

Усиливают резьбовое соединение путем
использования уплотнителей — льняной нити, ленты ФУМ, густых смазок. Такое
соединение используют для монтажа самой разной запорной арматуры — клапанов,
задвижек, разделителей потоков.

К плюсам резьбовых соединений причисляют
отсутствие дополнительных элементов для установки, низкую цену, простоту
монтажа и замены. Минус — непригодность для магистралей с высоким давлением.

Соединение штуцерное

Применяют этот тип для присоединения арматуры
совсем малых диаметров — до ДУ-5. В этом случае присоединительный конец имеет
внешнюю резьбу и прижимается к трубе накидной гайкой. Посредством штуцерного
соединения в магистраль внедряют различные измерительные приборы.

Арматура с штуцерным соединением.

Используют его для небольшого перечня
специфических труб таких, как лабораторные.

Сварное соединение

Приварное соединение необходимо на тех
магистралях, которые пропускают среды, опасные для здоровья. Здесь нужна
идеальная герметичность, поскольку даже самые малейшие утечки недопустимы.
Главное условие — сварочный шов не должен быть слабее стенки трубы.

Арматура под приварку.

Выполняют соединения двумя способами:

1. Встык, когда сцепление для исключения перекоса деталей дополняют
   подкладным кольцом.
2. В раструб. При этом сварочный шов находится на наружной стороне трубы.

Грамотное соединение сваркой является
самым надежным, на 100% герметичным. Сварке
предшествует подготовка концов трубы. К достоинствам приварного соединения
относится низкая стоимость, незначительный вес, небольшие габариты.

Минусы проявляются в том, что использование такого способа соединения невозможно без привлечения квалифицированного персонала. Демонтаж арматуры очень трудоемкий.

Запорная арматура для сливного бочка унитаза

Арматура для унитаза.

В быту очень часто приходится иметь дело с арматурой для сливного бочка унитаза. Более подробно о ней, её видах, правильной установке и регулировке можно узнать в отдельной статье: сливная арматура для бочка унитаза.

Классификация запорной
арматуры по способу регулировки потока

В зависимости от того, как осуществляется
управление потоком рабочей среды, запорную арматуру делят на такие типы:

1. Краны.
2. Запорные вентили.
3. Заслонки.
4. Задвижки.

Характеристики кранов

 Они бывают
шаровыми и пробковыми. Первые применяют в основном в бытовых трубопроводах. Вторые
— в магистралях, транспортирующих нефтяные фракции, газ, воду. В первом случае
элемент, отсекающий поток — шар, во втором — конус в форме пробки.

Конструкция запорного крана предельно
проста. Основные детали — корпус и запирающий элемент. В зависимости от производительности арматура подразделяется на
полнопроходную (90 – 100%), неполнопроходную (40 – 50%), стандартную (70 –
80%). Регулировку осуществляют посредством маховика или электропривода. Есть
краны с дистанционным управлением.

Кран.

Главный элемент шарового крана — запор, имеющий
вид хромированного шара, вдоль одной его оси имеется отверстие. Расположен он
между двумя уплотнительными кольцами (седлами) в центре корпуса. Параметры запора
зависят от сечения трубы.

Устройство шарового грана.

Открытие/закрытие происходит при смещении шарика
из стали во время поворота рычага. Когда отверстие ориентировано по продольной
линии трубы, осуществляется подача рабочей среды. При перпендикулярном
положении отверстия поток перекрыт. В конструкции этой арматуры нет трущихся элементов,
из-за чего потери воды незначительны.

Наиболее популярны краны шаровые латунные и
стальные из стали углеродистой, нержавеющей и содержащей молибден. Есть шаровые
краны пластиковые устойчивые к агрессивной химии. Герметичность у таких изделий
низкая, они обладают повышенной чувствительностью к твердым включениям,
находящимся в потоке и высокой температуре.

Внедряют их в системы как холодного, так и
горячего водоснабжения, но с температурой не выше 65⁰. Краны из нержавейки
встраивают в магистрали диаметром выше 50 мм. Предназначены изделия для
функционирования в условиях высоких температур и давления. Для применения в
быту эти краны слишком дорогие.

Вентили запорные

Это арматура, предназначенная как для перекрытия,
так и для регулирования потока. Манипулируют ими посредством маховика или
электропривода. Разные экземпляры предназначены для определенного
температурного режима. Большие модели чаще всего бывают фланцевыми, а маленькие
подсоединяют муфтами.

Устройство запорного проходного вентиля.

Вентилями поддерживают нужное давление в
магистрали, а также смешивают жидкости в заданном соотношении. Запорный узел регулирует поток следующим образом:

1. Маховик передает свои вращательные движения шпинделю.
2. Он начинает перемещаться, совершая движения возвратно-поступательного
   характера. 

Запускается шпиндель вручную, или посредством
сервопривода. Самый популярный тип вентиля — проходной. Врезают его в ровные
участки магистрали. Главный недостаток этого вида арматуры — немалое
гидравлическое противодействие.

Схема прямоточного вентеля.

Прямоточные вентили этого недостатка лишены. Их
устанавливают в зонах, где на его выходе нельзя уменьшать расход жидкой среды.
Корпуса вентилей бывают чугунными, стальными, бронзовыми, латунными. Первые
относятся к общетехнической запорной арматуре, подключаются посредством фланцев
и муфт.

В высокотехнологичных процессах, где требования к рабочей среде особо жесткие, используют стальные вентили. Подключение у них фланцевое.

В следующем ролике показан внешний вид различных вентилей, а также их конструктивное устройство.

Вентили из бронзы и латуни нашли применение в
водоснабжающих, отопительных системах зданий. Присоединяют их при помощи
фланцев, путем приварки или муфтового соединения. Направление перемещения
жидкости указано на корпусе. Регулируют поток посредством золотника,
находящегося на штоке.

Особенности заслонок

Запорные элементы этого вида монтируют в системы с низким давлением, поскольку они не обеспечивают большую герметичность. Это магистрали канализационные и с химическими жидкостями. Подсоединяют заслонки при помощи фланцев или сварным способом. Запорной деталью является диск, крутящийся вокруг оси. Чаще всего корпус бывает чугунным, а диск — стальным.

Устройство заслонки.

Задвижки

Эти запорные узлы представляют собой предельно
простую конструкцию, перекрывающую свободное движение среды. Они выдерживают
высокую температуру и давление. Применяют их в магистралях, пропускающих
неагрессивные составы. Запорным элементом у них является клин, диск или лист.
Он осуществляет движения возвратно-поступательные, вертикальные по отношению к
оси движущейся лавины.

Устройство задвижки.

Делят задвижки на полнопроходные и усеченные. У
первых диаметр седла и соответствующий параметр трубопровода одинаковы. Во
вторых сечение седла меньше сечения трубы. Устанавливают эту запорную арматуру
на магистрали, у которых присоединительный диаметр превышаем 50 мм. Поток в них
необходимо перекрывать плавно, чтобы не спровоцировать гидравлический удар.

Преимущества задвижек перед другими
видами аналогичных изделий в простоте конструкционного исполнения и
обслуживания. Они обладают небольшими габаритами,
малым сопротивлением. Производят их из чугуна, стали, цветных металлов.
Управляют ими вручную, посредством гидро- или электропривода.

Маркировка запорной арматуры

Ключевые размеры запорной арматуры всех видов соответствуют ГОСТ, поэтому производители обязательно оставляют на корпусах изделий соответствующую маркировку. В ней содержится информация о производителе, материале, ДУ, рабочих размерах. Стандартизация параметров упрощает установку арматуры, а маркировка выбор.

Строительная арматура.

Кроме запорной и трубопроводной арматуры в строительстве часто приходится иметь дело с арматурой в виде стальных или пластиковых стержней.

Очень часто такую арматуру используются для создания силового каркаса внутри бетонных конструкций.

Подробнее об этом виде арматуры можно узнать в отдельной статье: строительная арматура, виды характеристики.