Какая бывает запорная арматура для отопления – виды, характеристики

При обустройстве теплоснабжения в частных домовладениях, многоквартирных зданиях и для организации работы центральных теплосетей задействуют запорно — регулирующую арматуру для радиаторов отопления и систем. Ее устанавливают в контуре, в результате чего обеспечивается максимальная эффективность обогрева и его экономичность.

Назначение и ассортимент запорной арматуры

Для теплоснабжающих систем данную арматуру применяют с целью контроля над подачей горячего теплоносителя и размыкания отопительного контура. Как правило, запорный кран на обогревательный прибор монтируют на участках, где производится обвязка радиаторов трубопроводом.

Подобное решение кроме функциональных преимуществ обладает практической пользой. После перекрытия запорного вентиля батареи у домашнего умельца будет возможность отремонтировать ее без остановки функционирования всей отопительной конструкции.

На сегодняшний день запорная арматура для отопления на отечественном рынке предлагается в большом ассортименте, а среди наиболее часто используемых изделий значатся такие устройства:

• запорные клапаны;
• задвижки;
• игольчатые вентили;
• шаровые краны.

Всех их производят из прочных металлов, отличающихся устойчивостью к коррозийным процессам и воздействию высоких температур. Запорного типа арматура защищает отопительный контур от возможности возникновения аварийной ситуации, повышает надежность работы системы теплоснабжения, тем самым способствуя сведению к минимуму негативных последствий в результате поломки отдельного обогревательного прибора.

Шаровые краны

Данное изделие относится к запорной арматуре для отопительных приборов. Она предназначается для регулирования поступления жидкости, которую используют в качестве теплоносителя. Шаровой кран состоит из накидной гайки, воздуховыпускного устройства, которое предназначено для спуска из системы воздуха, заглушки. У изделия имеется внутренняя резьба.

Приобретая данный вид арматуры, следует обращать внимание на материал изготовления, на наличие уплотнительных колец, увеличивающих срок службы данного элемента в контуре. Как показывает практика, повышенной износостойкостью и антикоррозийной устойчивостью выделяются именно латунные краны.

Запорные клапаны

Этот вид запорной арматуры задействуют для создания возможности замены обогревательного прибора без слива рабочей жидкости из теплоснабжающей системы. С учетом конструкционных особенностей различают прямые и угловые модификации таких клапанов.

Некоторые изделия оснащают спускным механизмом, предназначенным для плавного понижения в отопительном контуре величины давления. Запорные клапаны характеризуются наличием шланговой насадки, позволяющей осуществлять его монтаж максимально легко и быстро.

Игольчатые вентили

Функции, которые должен выполнять игольчатый кран, отличаются разнообразием. В соответствии с конструкционным устройством данное изделие может иметь запорное, регулирующее и балансировочное предназначение.

Игольчатый вентиль в отопительных системах задействуют для радиаторов. Благодаря его наличию обеспечивается плавное перекрытие потока и удается избежать последствий гидроударов, оказывающих негативное воздействие на всю теплоснабжающую конструкцию.

В отличие от шарового крана, у которого два положения, игольчатый вентиль может функционировать в трех режимах:

Задвижки

Данная арматурная продукция выполняет исключительно запорную функцию. По причине конструкционных особенностей задвижки могут находиться исключительно в двух позициях, поскольку у механизма имеется запирающий элемент, расположенный перпендикулярно относительно потока теплоносителя. Если элемент арматуры имеет открытое положение, нагретая жидкость поступает в контур, а когда закрытое – не дает ей циркулировать.

Задвижка имеет ряд особенностей:

1. Обеспечивает в контуре незначительное гидравлическое сопротивление.
2. У нее оптимальный размер внутреннего диаметра, совпадающий с сечением трубопровода.
3. Ее просто монтировать.
4. Она отличается высокой надежностью.

Запорно-регулирующая арматура

Кроме запирающей функции, которая способствует предотвращению аварийных ситуаций в контуре, арматура может выполнять задачу регулировки поступления теплоносителя. Регулирующую арматуру для радиаторов отопления и систем применяют для плавной корректировки температуры нагретой жидкости, с целью стабилизации давления, а также, чтобы держать под контролем направление перемещения рабочей среды.

Данные устройства представлены следующими видами клапанов: балансировочным; обратным; подпиточным; термо-; сбросным; перепускным.

Балансировочный клапан

При монтаже систем теплоснабжения его используют с целью регулировки работы нескольких гидравлических контуров. Установка балансировочного клапана позволяет повысить эффективность отопительной конструкции, так как он помогает контролировать допустимый объем потребляемого теплоносителя.

Правильно смонтированный данный вид арматуры, у которой принцип работы заключается в равномерном распределении нагретой жидкости по всем сегментам теплоснабжающей системы, может функционировать в наиболее сложных условиях. Данное устройство способно выдерживать значительные перепады давления в контурах и высокую скорость передвижения теплоносителя по трубопроводам.

Состоит балансировочный клапан, стоимость которого для модификаций прямого действия не маленькая, из следующих основных элементов:

• корпуса, выполненного из стали, силумина или латуни;
• патрубка;
• фиксатора положения;
• мембранной перегородки;
• измерительной диафрагмы;
• индикатора затвора.

Обратный клапан

Применение данного вида регулировочной арматуры позволяет предотвращать гидроудары и тем самым способствует повышению надежности всей конструкции обогрева. Клапан не допускает обратной циркуляции нагретой жидкости по системе. Чтобы устройство оптимально сочеталось с контуром, нужно его подбирать с учетом величины внутреннего диаметра.

Главным элементом обратного клапана считается пружина, служащая для удержания штока и при возникновении аварийной ситуации в контуре закрывающая его.

Клапан подпиточный

Чтобы обеспечить эффективную циркуляцию рабочей среды в системе, в контуре должен находиться оптимальный объем теплоносителя – воды, антифриза и т.д. Поэтому подпиточное устройство относится к обязательным элементам каждой отопительной конструкции.

Данный вид клапанов позволяет компенсировать потери жидкости в результате протечки в обогревательных приборах и использования спусковых клапанов и кранов Маевского.

Основное назначения данного элемента подпитки состоит в контроле количества теплоносителя в контуре, а при необходимости он должен восполнять его потери. Лучше всего остановить свой выбор на автоматическом устройстве, оснащенном редукционным механизмом и мембраной, которая находится под давлением рабочей среды.

Если в контуре понижено давление, жидкость не оказывает воздействия на мембрану, падает толкаемый пружиной шток, открывая в седле просвет. В итоге контур начинает подпитываться из водопроводной трубы до того момента, пока в системе не нормализуется давление.

Термоклапан

Он считается самой эффективной регулировочной арматурой для радиаторов отопления. Данное устройство увеличивает функциональность контура и делает процесс обогрева несложным, удобным, а главное – рациональным. Термоклапан бывает механическим или автоматическим. Изделия первого вида состоят из термоголовки и клапана.

У автоматических моделей более сложная конструкция, они состоят из таких элементов:

• термодатчика — встроенного или выносного;
• программатора;
• автоматической системы управления.

Механизм автоматического типа предназначается для регулировки температурного режима в контуре в соответствии с настройками, которые предварительно задаются потребителями тепловой энергии. Это устройство продается по высокой цене, но она полностью себя оправдывает, поскольку с его помощью можно максимально оптимизировать функционирование теплоснабжающей системы.

Сбросной клапан

Превышение нормальной величины давления в системе приводит к возникновению аварийных ситуаций, повреждению целостности контура и в отдельных случаях к взрыву нагревательного котла. По этой причине при обустройстве отопительных систем монтируют клапан сброса давления.

При выборе места для размещения данного устройства нужно учитывать, что чаще всего рост давления при перегреве жидкости случается в котле. Даже самые современные агрегаты, оснащенные газовым клапаном, не застрахованы стопроцентно от аварийных ситуаций.

Сбросной клапан специалисты рекомендуют размещать максимально близко к нагревательному котлу и на подающем трубопроводе. При выборе модели этого устройства следует уделить внимание дополнительным опциям таким, как наличие манометра и воздухоотводчика. Клапаны с ними отличаются большей надежностью и практичностью.

Перепускной клапан

Такой тип регулировочных устройств используют для приведения в норму разницы в давлении между трубами обратки и подачи. Использование перепускного клапана в системах теплоснабжения, у которых в контурах подключены термоклапаны, является обязательным, поскольку они создают на определенных участках перепады давления и тем самым понижают эффективность обогрева.

Запорно регулирующая арматура для радиаторов и контуров отопления на современном рынке представлена широким выбором клапанов самой разной конструкции. Приобретать конкретные устройства нужно в соответствии с проектом обустройства отопительной системы, который рассчитывают и разрабатывают для конкретного жилого дома или здания в зависимости от его назначения.

Такой подход объясняется тем, что в каждом строении монтируют разные типы труб и обогревательных приборов. С их учетом и осуществляют подбор арматуры.

Запорная арматура — виды, типы, сфера применения и методы подсоединения

Основным вариантом передачи горючих газов, нефти и продуктов ее переработки, теплой и горячей воды для систем водоснабжения и отопления, канализационных стоков, является их транспортировка на сколь угодно большие расстояния по трубам. При эксплуатации трубопроводов нередко возникает необходимость в прерывании подачи рабочей среды в случае аварий, для подключения к магистрали новых ветвей, ремонта и обслуживания труб, оборудования и прочих целей — данную функцию реализует запорная арматура.

Запорная арматура для системы с транспортируемой по трубам средой, перекрывающая проходной канал, нашла широкое применение не только в промышленной, коммунальной сферах, но и в строительной отрасли, а также бытовом хозяйстве. Рядовой потребитель сталкивается с запирающей арматурой при монтаже коммуникаций индивидуального отопления, горячего и холодного водоснабжения, подключении сантехнических приборов (унитазов, раковин) и бытовой техники (стиральных, посудомоечных машин).

Рис. 1 Запорная арматура для отопительных систем индивидуальных домов — примеры размещения

Рабочая среда

Основным нормативным документом, который поясняет, что такое трубопроводная арматура (ТПА) и описывает всю связанную с ней терминологию и определения, является ГОСТ 24856-2014.

В стандарте указано, что трубопроводной арматурой (pipeline valves) называют технические устройства, размещаемые на трубопроводных линиях, оборудовании и емкостях.

Назначение запорной арматуры (ЗА) — управление потоком среды методом изменения сечения канального прохода труб.

Под управлением подразумевается способность приборов перекрывать, открывать, регулировать, распределять, смешивать и разделять потоки.

Рабочая среда (working fluid), регулируемая арматурой — это жидкости, газы и их смеси, пульпы, пары, плазмы, сыпучие и порошковые вещества, суспензии. В промышленной сфере арматура наиболее часто применяется для регулирования потоков горячей и холодной воды, пара, нефти и продуктов ее переработки, масла, природного горючего газа.

Рис. 2 Принцип работы и конструктивное устройство типовых задвижек и кранов

Классификация по давлению

ГОСТ 24856-2014 устанавливает следующие группы арматуры в зависимости от напора среды в трубах, которой они управляют:

Низкого давления (low pressure) — способна выдерживать напор среды в трубопроводной магистрали не более 2,5 МПа (25 бар).

Среднего давления (medium-pressure) — работает при подаче рабочего тела под напором от 2,5 до 10 МПа (25 — 100 бар).

Высокого давления (high pressure) — эксплуатируется при напоре перемещаемой в коммуникациях среды свыше 10 МПа (100 бар).

Виды арматуры на трубопроводах

Под понятием виды трубопроводной арматуры (valve type) подразумевают ее функции, основные из них:

• запор,
• регулирование,
• предохранение,
• препятствие обратному движению,
• разделение потоков.

Запорная арматура (on-off, shut-off, stop)- это технические приспособления, выполняющие функцию герметичного перекрывания потока транспортируемого рабочего тела.

Помимо основного запирающего вида, в технической отрасли встречаются следующие разновидности комбинированной или многофункциональной (combined, multifunction), сочетающей разные функции арматуры:

Запорно-регулирующая (on-off and control) — помимо полного перекрывания потока запорно регулирующая арматура для отопления, водоснабжения и прочих нужд способна изменять объем движущейся среды способом частичного перекрывания канального прохода.

Запорно-обратная (stop and check) — кроме запирания канального прохода препятствует проходу среды в обратном направлении.

Невозвратно-запорная (stop non-return) – помимо предотвращения перемещения потока в обратном направлении в ней реализуется функция принудительного закрывания или ограничения перемещения затворного элемента.

Рис. 3 Конструкция запорной арматуры в разрезе

Типы запорной арматуры и классификация

Тип (type) арматуры — это классификация ее по направлению движения запорно-регулировочного элемента относительно потока среды и определение отличительных особенностей конструкции.

ГОСТ 24856-2014 регламентирует следующие типы ЗА:

• Задвижка (gate) — устройства с управляющим элементом, двигающимся под прямым углом к потоку.
• Клапан (globe valve) — прибор с затворным или регулировочным элементом, перемещающимся параллельно потоку.
• Кран, вентиль (ball, plug) – устройство с затворно-регулировочным элементом в форме вращающегося тела или его фрагмента, оборачивающимся вокруг своей оси. При этом запорный узел может располагаться в угловом положении по отношению к направлению потока среды.
• Дисковый затвор (butterfly valve) — тип запорной арматуры, у которой затворный или регулировочный элемент сделан в форме диска. Диск вращается вокруг оси, которая может располагаться в перпендикулярном или угловом направлении к потоку.

Рис. 4 Запорная арматура на промышленных трубопроводах

Назначение и сферы применения

Арматуру делят на следующие разновидности по области использования:

• Промышленная (industrial pipeline) — эксплуатируется в различных отраслях промышленности без каких-либо специальных требований от пользователей.
• Специальная (tailored) — рассчитана на эксплуатацию в условиях с конкретными характеристиками транспортируемой и окружающей среды.
• Для опасных производств (for hazardous facilities) — применяется на объектах, где используют вредные и опасные для здоровья человека реагенты (горючие, взрывчатые, легковоспламеняющиеся, токсичные и прочие вещества) а также оборудование, эксплуатируемое под напором от 0,07 МПа или при температурных параметрах рабочего тела свыше 115 °С.
• Санитарно-техническая (sanitary, plumbing) — запорная арматура для водопровода, монтируемая на санитарную технику. Рядовой потребитель наиболее часто сталкивается с шаровыми кранами, устанавливаемыми под раковинами и унитазами перед гибкими подводками, при подключении к водопроводу стиральных и посудомоечных машин.
• Судовая (ship, marine)- размещаемая на трубных коммуникациях и оборудовании судов.
• Вакуумная (vacuum) — работающая при давлениях ниже атмосферного.
• Контрольная (monitoring) — регулирующая подачу среды в контрольную, измерительную аппаратуру и приборы.
• Криогенная (cryogenic) — работающая в среде с температурой от 0 до 120 °К.
• Отсечная (quick-acting) — быстросрабатывающая в соответствии с техпроцессом производств.
• Приемная (inlet) — обратного типа действия, монтируемая на концевой части трубопровода до электронасоса.
• Противопомпажная (antisurge)- отвечающая за снижение разбежки в расходе рабочего тела компрессоров.

Рис. 5 Водопроводная арматура в коммунальном хозяйстве

• Редукционная (pressure-reducing (throttle) — выполняющая функции по понижению напора в сетях за счет повышения гидросопротивления.
• Спускная (bleed, blow-off, drain) — выполняет функции по сбрасыванию больших объемов жидкостей из резервуаров и трубопроводных систем в короткое время.
• Пробно-спускная (sampling and bleed) — используется при отбирании проб и определения наличия среды, сбрасывания ее из различного типа резервуаров, котельного оборудования.
• Устьевая, нефтегазовая (wellhead, oil-and-gas field) — рассчитана на функционирование в трубах нефтедобывающих скважин, их обвязке и за границами трубопроводов.
• Нефтегазодобывающая или фонтанная (christmas tree) — устанавливается в устье скважинных труб при нефтегазодобыче.
• Фонтанная (устьевая) елка (christmas tree) — вспомогательная разновидность при установке устьевых приборов, предназначена для обеспечения нормального функционирования последних.
• С обогревом (with heating, jacketed) — имеет встроенный в корпус электрокабель или накрыта сверху теплозащитным кожухом. В пространство между корпусом и кожухом подают тепловой носитель, к примеру, пар или нагретый воздух.
• Энергетическая (energy, power) — относится к специальным разновидностям для функционирования на объектах энергетической промышленности.

Рис. 6 Фланцы и приварные торцы

Запорная арматура трубопроводов — методы подсоединения

ГОСТ 24856-2014 регламентирует следующие типы арматуры в зависимости от метода соединения с трубопроводными магистралями:

• Бесфланцевая (flangless) — в устройстве отсутствуют подсоединительные фланцы на корпусе, но оно монтируется в разрыв трубопровода, имеющего фланцы на трубных торцах. Для подключения арматуры используют приварку, штуцерные, ниппельные и прочие виды подсоединений.
• Межфланцевая или стяжная (wafer) — не имеет фланцев и размещается в промежутке линии между ее фланцевыми дисками как соединительная арматура трубопроводов.
• Муфтовая (female, screwed) — имеет на корпусе патрубки с нанесенной на внутреннюю оболочку резьбой.
• Под приварку или приварная (butt-weld) — имеет на корпусе гладкие подсоединительные отводы обычно цилиндрической формы, которые приваривают в разрыв трубы или к оборудованию, резервуарам.
• Фланцевая (flanged) — обычно оснащена фланцевыми дисками с отверстиями для болтового крепления, вставляется в разрыв трубопровода или подсоединяется к фланцам оборудования, резервуаров.
• Цапковая ((male) screwed) — имеет цилиндрические корпусные отводы для подсоединения, оснащенные наружной резьбой и буртиком.
• Штуцерная (union) — оснащена патрубками с внешней резьбовой насечкой.

Рис. 7 Цапковое с наружной и муфтовое с внутренней резьбой соединения

Кран шаровый фланцевый — конструкция, применение, установка, производители. На нашем сайте есть отдельная статья, посвященная шаровым кранам фланцевым. Особенности, устройство, характеристики, популярные модели. Посмотрите, возможно, будет полезно почитать.

Конструктивные особенности корпусов

ГОСТ 24856-2014 принята классификация ЗА по конструкции корпусов, отличающихся следующими особенностями:

Многоходовая (multiport, multiway) — выполняет функции одновременного распределения и смешения, при этом среда поступает одновременно или с определенной очередностью в один или больше патрубков. После смешения и распределения рабочее тело выходит из одного или нескольких отводов в одно время или по очереди. Общее количество всех патрубков в данного типа приборах больше двух.

Неполнопроходная или зауженная (educed bore) — имеет диаметр проходной части меньше внутреннего размера входного патрубка.

Полнопроходная (full-bore) — имеет диаметр проходного участка с затвором равным или чуть больше внутреннего размера входного и выходного подсоединительных отводов.

Проходная (straight pattern (globe)) — имеет подсоединительные отводы, взаимопараллельные или размещенные на одной оси.

Прямоточная (oblique, Y-pattern) — в клапане шпиндельная или штоковая ось размещена не под углом 90 градусов относительно осевой линии подсоединительных отводов на корпусе. В большинстве устройств подобного типа угловой размер между шпиндельной осью и центральной осевой линией патрубков делают равным 45 градусов по соображениям уменьшения гидравлического сопротивления потоку.

Рис. 8 Полнопроходные и неполнопроходные изделия

Со смещенными осями или разнесенными патрубками (of (with) displaced nozzles (ends)) — проходные разновидности с осями вводов на разных линиях и размещенных параллельно.

Трехходовая (three-way) — относится к разновидности многоходовых, при функционировании среда поступает в оба патрубка и выходит в один. Противоположный вариант, когда транспортируемое рабочее тело входит в один отвод и выходит сразу через два или поочередно сквозь каждый из них.

Переключающая (changeover, switching device) — специальный трехходовой вид для применения в узлах с предохранительными клапанами.

Угловая (angle pattern) — имеет подсоединительные отводы, размещенные взаимно перпендикулярно или в разных плоскостях.

Аксиальной клапан (axial) — в устройстве затвор передвигается вдоль центральной оси корпусных присоединительных отводов.

Рис. 9 Разновидности корпусов

Формообразование корпуса

ТПА выпускается в корпусах, выполненных по следующим технологиям:

• Литые (cast) — изготовлены по технологии литья.
• Литосварные(cast and welded) — состоят из отлитых деталей, соединенных между собой методом сварки.
• Литоштампованные(cast, die and welded) — изготовлены по технологии отливки деталей корпуса и штамповки (вальцовки, ковки) внутренних цилиндрических элементов (обечаек) из металлических листов.
• Штампосварные(die and welded, stamped and welded) — детали корпуса выполнены по технологии штамповки (вальцовки, ковки) цилиндрических элементов (обечаек) и скреплены друг с другом свариванием.
• С неразъемным корпусом (one-piece body) — корпусные детали при сборке скреплены между собой опрессовкой, приварены или посажены на клей.
• С разъемным корпусом(split body) — составные части корпуса соединены между собой посредством резьбовой насечки.

Рис. 10 Разновидности сальников

Типы уплотнений

ГОСТ 24856-2014 принята следующая классификация трубопроводной арматуры по типу уплотнительных элементов:

Бессальниковые (glandless, packless) — штоковое или шпиндельное герметизирующее уплотнение, реализуемое без применения сальников.

Мембранные или диафрагмовые (diaphragm, membrane) — устройство с затвором в виде мембраны, одновременно выполняющей герметизирующие или уплотнительные функции деталей корпуса, затвора, перемещающихся снаружи элементов.

Сальниковые (gland packing, packed) — имеющие уплотнители штока, шпинделя или иных наружных подвижных деталей в виде сальников.

Сильфонные (bellows) — для шпиндельной или штоковой герметизации снаружи применяется сильфонный уплотнитель, иногда он выполняет функции передачи силового усилия или является чувствительным элементом.

Рис. 11 Сильфонное уплотнение

Виды запорной арматуры по конструкции затворов

Трубопроводная арматура разных типов отличается конструкцией своих исполнительных узлов (затворов), обеспечивающих перекрытие проходного канала трубопровода. Также конструктивное устройство запорного механизма во многих случаях определяет габаритные размеры и область использования ТПА.

Задвижки

Задвижкой называют тип ТПА, запорный или регулировочный элемент которой перемещается под углом 90 градусов относительно транспортируемого потока.

Перекрывание потокового движения при помощи задвижек — один из наиболее часто применяемых способов в промышленной и коммунальной отраслях, обычно их используют на трубопроводах диаметром от 50 мм и выше. ГОСТ 24856-2014 регламентирует следующие разновидности задвижек:

• Клиновые(wedge gate) — устройства с подвижным затвором, имеющим форму клина. При опускании он ложится на поверхности седельных колец, размещенных между собой под аналогичным углом. Например, чугунная задвижка с обрезиненным клином 30ч39р.
• Параллельные(parallel gate) — имеют седловые уплотнители, размещенные взаимо параллельно.
• С выдвижным шпинделем, штоком (gate valve with rising stem) — при открывании или закрывании проходного канала вращающийся шпиндель или шток, на которых закреплен запор, перемещается относительно центральной оси подсоединительных отводов на длину рабочего хода.
• С невыдвижным шпинделем (gate valve with non-rising stem) — при открывании и закрывании проходного канала вращающийся шпиндель не перемещается в поступательном направлении относительно центральной оси прибора, а его участок с резьбой не выходит за внутреннюю корпусную область.

Рис. 12 Клиновидная задвижка – конструктивное устройство на примере модели 30с41нж

• Шиберная или ножевая (slide gate, slab gate) — затворным элементом служит пластина с параллельным расположением седельных колец. (Про шиберную задвижку можно узнать в отдельной статье).
• Клиновая двухдисковая (double disc wedge gate) — запорной элемент сделан из двух наклонных дисков. В их размещении конструктивно реализована возможность самоустанавливаться относительно корпусных седельных колец.
• С упругим клином (flexible wedge gate) — имеет клиновидную форму и состоит из двух наклонных дисков. Между дисками находятся упругие или жесткие подвижные детали, перемещение или деформация которых позволяет клину самоустанавливаться относительно корпусных седельных колец.
• Параллельная двухдисковая (double parallel disc gate) — имеет в конструкции два параллельно расположенных относительно друг друга диска. При опускании подвижного затворного элемента одна из деталей узла упирается в дно проходного канала, диски расходятся и плотно прижимаются к седельным уплотнительным кольцам.
• Поворотная(rotatable gate) — перекрывают движение потока рабочей среды поворотом размещенного в проходном канале затворного элемента вокруг своей оси.
• Шланговая(pinch gate) — специальный тип задвижек, работающих на перекрытие участка трубопровода, проходной канал которого в затворе выполнен из пластичного гибкого шланга. При работе в режиме закрывания затворный элемент передавливает шланг, останавливая тем самым движение по нему рабочего тела.

Рис. 13 Шиберная (ножевая) задвижка – конструктивное устройство

Клапаны

Запорные клапаны относятся к разновидности арматуры, в которой проходной канал перекрывается специально выполненной деталью в виде поршня, носящей наименование золотника. В конструкции клапанной арматуры канальный проход в корпусе выполнен таким образом, чтобы его сверху мог закрывать клапан. Проходной канал имеет изогнутую форму с перпендикулярным входному и выходному патрубку затвором.

Золотник обычно выполняют в виде тарелки, цилиндрического поршня, сферы или иглы. Его уплотнительная поверхность, контактирующая с седловым кольцом, может быть плоской, иметь форму конуса или сферы.

ГОСТ 24856-2014 регламентирует следующие разновидности клапанов:

• Запорный(on-off, stop) — предназначен для запирания проходного канала, имеют конструкцию в форме клапана.
• Регулирующий(control) — управляют объемом подачи транспортируемого рабочего потока за счет перемещения клапана на определенное расстояние.
• Предохранительный(safety) — клапан выполняет защитные функции в трубопроводной магистрали или на оборудовании.
• Отсечной(isolation) — отличается быстрым временем срабатывания, перекрывая поток транспортируемого рабочего тела при возникновении аварийных или экстренных ситуаций.

Рис. 14 Шланговый затвор

• Герметический, гермоклапан (tight disc-type) — используется в системах вентилирования, конструктивно схож по конструктивному исполнению с дисковым затвором, перемещающимся в конечной стадии перпендикулярно или параллельно центральной оси трубопровода.
• Нормально-закрытый (НЗ) (air-to-open, normally closed) – клапан, непосредственно управляемый электроприводом или вспомогательным механизмом, создающими усилия перемещения запорного или регулировочного элемента. При отсутствии электроэнергии устанавливаются в положение «закрыто».
• Нормально-открытый (НО) (air-to-close, normally open) — устройство с непосредственным электроприводом или вспомогательным механизмом, перемещающими золотник для запирания или регулировки размера проходного канала. При отсутствии подачи электроэнергии самопроизвольно устанавливается в положение «открыто».
• Электромагнитный клапан (solenoid) — устройство с приводом в виде электромагнитной катушки и ее якоря, связанного с золотником. Привод может располагаться как внутри корпуса, так и быть вынесен наружу за его поверхность.

Рис. 15 Вентильный кран (клапан) – конструктивное устройство

Краны

В кране проходной канал перекрывает непосредственно поворотный затворный элемент или его часть, осевое расположение которого относительно направления транспортируемого потока может быть под любым углом. Вращение крана осуществляется как при неподвижном штоке, если он состоит из двух или нескольких элементов, так и при его возвратно-поступательном перемещении относительно центральной осевой линии проходного канала.

ГОСТ 24856-2014 регламентирует следующую классификацию кранов:

• Конусный(conical cock, conical plug) — устройство, запорный или регулировочный элемент которого имеет конусную поверхность.
• Цилиндрический(cylindrical plug) — запорный или регулировочный элемент имеет цилиндрическую поверхность.
• Шаровой(ball) — деталь, отвечающая за запирание или регулировку сечения проходного канала выполнена в виде сферы (шара).
• Сегментный шаровой (segmental ball) — запорная или регулировочная деталь выполнена в форме сегмента шара.

Рис. 16 Клапаны – запорные, поворотный, отсечной и осевой

• Натяжной(glandless plug) — устройство, в котором перекрывающий поток элемент прижимается к седельным уплотнительном кольцам при помощи гайки, накрученной на резьбовую насечку хвостовика.
• Шаровой с плавающей пробкой (floating ball) — в устройстве шар фиксируется седловыми уплотнительными кольцами, а прижимное усилие создает проходящий по каналу поток.
• Шаровой с пробкой в опорах (trunnion ball) — в конструкции запорной сферы предусмотрены выступающие цапфы, которые фиксируются в пазах корпуса и на крышке крана.
• Конусный с подъемом пробки (lift plug) — при переходе в рабочий режим открывания и закрывания запорный элемент приподнимается на некоторое расстояние. Это снижает прилагаемые усилия для создания крутящего момента, а также способствует меньшему износу рабочих поверхностей уплотнителей.
• Пробно-спускной (test cock, draw cock) — предназначен для отбирания проб, контролирования присутствия рабочей среды в котельном оборудовании, резервуарах. Его отличительная особенность — специальная конструкция выходного патрубка в зависимости от области применения.

Рис. 17 Дисковая задвижка – конструкция

Дисковые затворы

В затворах дискового типа перекрывание или управления потоком рабочего тела осуществляется при помощи поворотного дискового элемента, расположенного на пути транспортируемой среды, ГОСТ 24856-2014З устанавливает их следующие разновидности:

• Без эксцентриситета (concentric butterfly) — ось, вокруг которой поворачивается диск, пересекает центральную линию седловых уплотнительных колец.
• С эксцентриситетом (eccentric butterfly) — осевая линия, вдоль которой поворачивается запорный диск, может не совпадать с центральными осями седельных уплотнительных колец или патрубков, а также располагаться вне пространства седла.

Приводы

Приводом арматуры называют устройство, обеспечивающее перемещение запорного элемента, а также создающее необходимое усилие для обеспечения герметизации затвора. Приводы используют в ситуациях, когда запорная арматура имеет большие габаритные размеры и для вращения маховиков вручную требуется приложение слишком больших физических усилий, несопоставимых с возможностями человека. Еще одна важная функция приводов — возможность дистанционного управления, что позволяет оперативно проводить все работы по перекрытию или регулированию потоков среды в трубопроводных сетях без присутствия человека.

ГОСТ 24856-2014 установлена следующая классификация запорной арматуры по типу приводов (actuator):

• Ручной(manual) — для перемещения исполнительного элемента используется физическая сила человека.

Рис. 18 Разновидности приводов

• Электрический(electric) — для выполнения своих функций арматурой применяются электромеханические механизмы, обеспечивающие поступательное или вращательное (на много или неполное число оборотов) движение шпинделя.
• Электромагнитный(solenoid) — преобразование энергии электрического тока происходит в электромагнитной катушке, которая за счет своего поля перемещает ферромагнитный сердечник, связанный со шпинделем устройства. По способу расположения электромагнитной катушки различают встроенные в арматуру и блочные узлы, расположенные за пределами корпуса устройства. По типу действия электромагнита различают конструкции реверсивного, тянущего, толкающего, поворотного типа.
• Пневматический(pneumatic) — для управления запорным или регулирующим механизмом используется сжатый воздух.
• Гидропривод(hydraulic) — перемещение исполнительного элемента производится при помощи жидкости, подаваемой под давлением.
• Пневмогидравлический(pneumatic and hydraulic) — комбинированная конструкция, исполнительный элемент которой перемещается при помощи сжатого воздуха и подаваемой под напором жидкости.
• Электрогидравлический (electrohydraulic) — перемещение исполнительного элемента реализуется за счет подачи на механизм электрического тока и жидкости под давлением.

Рис. 19 Материалы изготовления бытового шарового крана на примере модели Bugatti

Запорная арматура на отопление и водоснабжение — материалы изготовления

Запорная арматура системы отопления и водоснабжения изготавливается из широкого ряда металлических и полимерных материалов.

Корпуса агрегатов промышленного и коммунального применения в основном делают из литьевого чугуна и различных марок сталей — как низкоуглеродистых, так и легированных различными добавками, придающих металлу повышенные антикоррозионные свойства и термостойкость.

Запорная арматура для водоснабжения, используемая в бытовом хозяйстве, в подавляющем большинстве выпускается из латуни без или с хромированным покрытием, реже из нержавейки. В последнее время из-за популярности полимеров запорная арматура для водопровода нередко выпускается в корпусах из полипропилена ПП или полиэтилена низкого давления ПНД.

Затворные клинья крупногабаритной арматуры выпускают из низкоуглеродистых сталей, делая на них наплавления из коррозионностойких, твердосплавных, термостойких и износостойких материалов. Уплотнительные кольца в седлах также выполняют наплавлением из металлов с высокими физико-химическими характеристиками (бронза, нержавейка).

Сферы шаровых кранов, применяемых в быту, изготавливают из латуни или бронзы с хромированным покрытием, а также из нержавейки.

Моховики, консоли и ручки выполняют из стали, чугуна, в приборах небольших габаритов бытового применения из пластика, алюминия, стали.

Помимо сальниковых уплотнений, запорно регулирующая арматура системы отопления промышленного, коммунального и бытового применения оснащается уплотнительными материалами из каучука, графита, тефлона (PTFE), этиленопропилендиена (EPDM) и акрилонитрилбутадиена (NBR), синтетических и фторированных (СФК, Viton) каучуков.

Рис. 20 Латунная малогабаритная запорная арматура в разрезе

Запорная арматура — основные технические параметры

Технические характеристики запорной арматуры важны при ее использовании в промышленной, коммунальной сферах и бытовом хозяйстве. Основные параметры часто указывают на корпусе изделий при их отливке или штамповке, обычно символы имеют выступающую рельефную поверхность. ГОСТ 24856-2014 дает следующие определения для основных характеристик запорной арматуры:

• Номинальные параметры (nominal parameters) — числовые показатели функциональных характеристик из стандартизированного ряда значений, приведенные без допусков отклонений.
• Номинальное или условное давление PN (nominal pressure) — максимальный показатель напора, выраженный в килограммах в секунду, барах или атмосферах при постоянной температуре транспортируемой среды в 20 °С, при котором запорная арматура трубопроводов функционирует в течение предписанного госстандартами срока службы.
• Номинальный диаметр DN (nominal diameter) — размерный параметр, приближенно равный внутреннему размеру сечения устройств. Показатель DN измеряется в миллиметрах и принимается равным одному из значений стандартизированного ряда. DN служит основным размерным показателем при выборе любого вида арматуры.

Рис. 21 Полимерные краны

• Рабочее давление (line pressure; operating pressure; service pressure; working pressure) — наибольшее избыточное давление, при котором трубопроводная арматура отрабатывает эксплуатационный паспортный срок при выбранных материалах и заданной температуре.
• Время срабатывания(response time) — временной интервал, в течение которого запорной элемент перемещается из положения «открыто» в «закрыто» или наоборот.
• Проходное сечение или проход (flow area) — сечение под углом 90 градусов относительно направления потока в любой точке проходного участка арматуры.
• Утечка или протечка (leak; leakage) — проникновение транспортируемой среды наружу за габариты корпуса, вызванное разницей в давлениях между подаваемым потоком и атмосферным воздухом. Измеряется в объеме выходящего наружу рабочего тела в единицу времени при закрытом затворном механизме.
• Нормальные или стандартные условия (normal conditions) — характеристики среды для измерения объема газов: соответствуют температурному показателю в 20 °С и атмосферному давлению в 760 мм рт. ст. при нулевой влажности.
• Расчетная температура(design temperature) — температурные параметры корпусных стенок ЗА, равные среднему арифметическому показанию значений, измеренных на внутренней и наружной оболочке устройства при функционировании его в нормальных эксплуатационных условиях.

Рис. 22 Как правильно формулировать наименование арматуры, ее условное обозначение и пример корпусной маркировки

Запорная арматура для трубопроводов широко используется во всех отраслях промышленности, коммунальной сфере, бытовом хозяйстве для управления потоками транспортируемой по трубопроводам среды. Выбираемая рядовым потребителем запорная арматура на отопление и водоснабжение должна удовлетворять требованиям совместимости с физико-химическими характеристиками подаваемой рабочей среды, иметь соответствующие конструкцию, материалы изготовления, основные технические параметры.