Водопроводная запорная арматура есть основной для систем отопления, горячего и холодного водоснабжения, водоподготовки, водоочистки и канализации.

Запорная арматура должна иметь следующую маркировку:

• наименование или товарный знак изготовителя;
• условный проход, мм;
• условное давление, МПа;
• направление потока среды;
• марку материала корпуса.

1. арматура, которая служит для перекрытия трубопроводов (дисковые поворотные затворы, шиберные ножевые задвижки, мембранные вентили);
2. бесповоротная запорная арматура - служит для пропускания жидкости в одном из направлений и переключения в обратном (обратные клапаны);
3. предохранительная запорная арматура - служит для сброса избытка давления в трубопроводе, защищая его от разрыва (сбросные предохранительные клапаны, одно- и двухкамерные воздушные сбросные клапаны с малым проходом);
4. регулирующая запорная арматура - для регулирования потоков и поддержания уровня (гидравлические регулирующие клапаны, регуляторы уровня, клапаны регулирования давления, аварийные клапаны).

• муфтовый (резьбовой);
• фланцевый;
• сварной.

Типы запорной арматуры:

• задвижка;
• трубопроводный кран;
• запорный клапан (вентиль);
• дисковый затвор (заслонка, герметичный клапан).

Задвижка

Задвижки - это запорные устройства, в которых проход перекрывается поступательным перемещением затвора в направлении, перпендикулярном движению потока транспортируемой среды.

В общем виде конструкция защелки состоит из корпуса и крышки, образующих полость, в которой содержится рабочая среда под давлением и внутри которой есть затвор. Корпус имеет два конца для присоединения к трубопроводу задвижки (применяют присоединительные концы фланцевые, муфтовые и до заваривания).

Преимущества задвижек:

• незначительное гидравлическое сопротивление при полностью открытом проходе;
• отсутствие поворотов потока рабочей среды;
• возможность применения для перекрытия потоков среды большой вязкости;
• сравнительно небольшая строительная длина;
• возможность подачи среды в любом направлении.

• их нельзя применять для сред с включениями, кристаллизующихся;
• перепад давлений на затворе должен быть небольшой;
• невысокая скорость срабатывания;
• можно получить гидравлический удар в конце движения;
• сложно ремонтировать изношенные уплотнительные затворы при эксплуатации.

Основные отличия таких задвижек - в конструкции запорного устройства: по этому признаку задвижки подразделяются на клиновые, параллельные, шиберные и шланговые.

Клиновая задвижка

В клиновых задвижках седла в корпусе расположены под небольшим углом друг к другу, а затвор является устройством в виде клина - жесткого, упругого или двухдискового.

Жесткий клин обеспечивает надежную герметичность запорного устройства, но для этого нужна высокая точность обработки для совпадения угла клина с углом между седлами корпуса. Недостатки жесткого клина: заклинивания затвора и невозможность или трудности с открытием задвижки вследствие колебаний температур рабочей среды, износ или коррозии уплотнительных поверхностей.

Двухдисковый клин образуется двумя дисками, расположенными под углом друг к другу и жестко скрепленными между собой. В нем диски можно также установить возле седел корпуса, поэтому некоторые ошибки, допускаемые при изготовлении седел корпуса, не влияют на герметичность в положении «закрыто».

Упругий клин - это модификация двухдискового клина, диски которого связаны между собой упругим элементом, способным сгибаться, обеспечивая плотный контакт между уплотнительными поверхностями в положении «закрыто». В этом затворе ниже возможности самоустановки дисков по сравнению с двухдисковым, хотя и сохраняется способность компенсировать некоторые деформации корпуса от нагрузок трубопровода и колебаний температур.

Параллельные задвижки

В параллельных задвижках уплотнительные поверхности двух седел в корпусе расположены параллельно друг другу. Затвор состоит из двух дисков, которые в положении «закрыто» при помощи специального клинового грибка прижаты к седлам, перекрывая проход рабочей среде через корпус.

Шиберные задвижки

Это однодисковая разновидность параллельной задвижки. Такие задвижки применяются в тех случаях, когда допускается одностороннее направление потока рабочей среды и не нужна высокая герметичность запорного устройства. Они предназначены для установки в качестве запорных устройств на трубопроводах, транспортирующих канализационные стоки, шламы, пульпы и другие загрязненные механическими примесями среды.

Шланговая задвижка

Задвижки с таким замковым устройством принципиально отличаются от других конструкций. Корпус не имеет седел, а затвор - уплотнительных поверхностей. Среда движется через эластичный шланг (патрубок), вставленный в корпус, который полностью изолирует металлические детали конструкции от рабочей среды. Для перекрытия прохода шланг полностью пережимается под действием шпинделя (штока). Шланги изготавливаются из различных марок резины, которые обеспечивают работу задвижек при давлении до 1,6 МПа и температуре до 110°С.

Трубопроводный кран

Кран - тип трубопроводной арматуры, у которого запорный или регулирующий элемент имеет форму тела вращения или его части, вращается вокруг собственной оси, произвольно расположенной к направлению потока рабочей среды.

Краны - это запорные, регулирующие или распределительные устройства, предназначенные для работы с газообразными и жидкими средами, в том числе вязкими и загрязненными, суспензиями, пульпами, шламами.

Преимущества трубопроводного крана:

• простота конструкции;
• небольшие габариты;
• малое время, затрачиваемое на поворот;
• можно применять для узких и загрязненных сред.

По направлению потока краны могут быть проходными (направление потока не меняется), угловыми (направление потока меняется на 90°) и трехходовыми (кран имеет один входной и два выходных патрубка, что позволяет смешивать потоки сред с различными параметрами). Это свойство трехходовых кранов используются в смесителях.

Основными частями крана являются корпус и пробка (затвор) в виде шара или конуса. Для прохождения среды в затворе предусмотрено сквозное отверстие. Управляют краном, поворачивая пробку. При повороте на 90° полностью перекрывается движение среды, при повороте на меньшие углы - частичное, что позволяет применять кран как регулирующее устройство.

Шаровой кран

Это разновидность крана, запорный или регулирующий элемент которого имеет сферическую форму. Подвижным элементом (затвором) таких кранов служит пробка сферической формы - шар, по оси которой выполнено сквозное круглое отверстие для прохождения среды. Диаметр отверстия чаще всего соответствует внутреннему диаметру трубопровода, на который устанавливают кран. Гидравлические потери при прохождении рабочей среды через полностью открытый кран очень малы, фактически такие же, как и при прохождении среды через трубу, которая равна по длине корпусу крана, - это в разы меньше, чем в задвижках и клапанах.

Преимущества шаровых кранов:

• очень малы гидравлические потери;
• высокая и надежная герметичность;
• простая форма проточной части и отсутствие в ней застойных зон;
• удобное управление.

Конусный кран

Это разновидность крана, запорный или регулирующий элемент которого имеет форму конуса.

Сквозное отверстие в пробке, которое в отличие от шаровых кранов, как правило, не круглое, а трапециевидное, обеспечивает прохождение среды при открытии такого крана. Седлами является внутренняя поверхность корпуса. Таким образом, уплотнительными поверхностями запорного органа являются конические поверхности - внешняя пробки и внутренняя корпуса.

В конусных кранах обеспечиваются два трудносовместимые требования - создать плотный и герметичный контакт между коническими поверхностями пары корпус-пробка и при этом обеспечить свободный плавный поворот пробки, не допуская ее заклинивания и задирания уплотнительных поверхностей.

Запорный клапан

Запорный клапан - запорная арматура, конструктивно выполнена в виде клапана, т.е. ее запорный элемент перемещается параллельно оси потока рабочей среды. Запорные клапаны применяют для полного перекрытия проходного сечения, т.е. запорный элемент, которым в запорном клапане чаще всего является золотник, в процессе эксплуатации находится в крайних положениях «открыто» или «закрыто». Для регулирования расхода среды путем изменения проходного сечения применяют регулирующие клапаны, еще и запорно-регулирующие клапаны, которые объединяют эти функции.

Рис. 1. Запорный клапан в разрезе:
1 - шпиндель, 2 - бугельный узел, 3 - золотник, 4 - корпус

Клапаны вентильного типа закручивают вручную или электроприводом, а клапаны с гладким штоком - гидро-, пневмо- или электромагнитным приводом.

Клапаны очень распространены в качестве запорной арматуры, что объясняется хорошей герметизацией в запорном устройстве при относительной простоте конструкции. Клапаны применяются для жидких и газообразных сред с широким диапазоном рабочих параметров: давления - от вакуума до 250 МПа, температуры - от -200 до +600°С. Клапаны обычно используют на трубопроводах сравнительно небольших диаметров.

Преимущества клапанов:

• возможность применять в условиях высоких температур и давлений, вакуума, коррозионных и агрессивных сред;
• сравнимая простота технического обслуживания и ремонта в условиях эксплуатации;
• малый ход затвора для полного открытия (обычно не более 0,25 номинального диаметра, в то время как в задвижек - не менее диаметра) и, соответственно, малая строительная высота и масса;
• легко обеспечить необходимую герметичность затвора (путем применения уплотнительных колец из разных неметаллических материалов).

• высокое (по сравнению с шаровыми кранами и задвижками) гидравлическое сопротивление, что при больших диаметрах прохода и высоких скоростях среды влечет большие потери энергии, т.е. необходимо соответственно повышать начальное давление в системе;
• ограничение применения по диаметру;
• наличие в большинстве конструкций застойных зон, в которых накапливаются механические осадки из рабочей среды, шлам, что приводит к коррозии в корпусе арматуры.

По конструкции корпуса и расположению на трубопроводе запорные клапаны разделяют на:

• проходные - направление потока среды на входе и выходе одинаковое, но иногда ось выходного патрубка смещена параллельно до входящего;
• угловые - поток поворачивает на 90°, но один раз, что позволяет снизить гидросопротивление;
• прямоточные - направление потока сохраняется, но ось шпинделя расположена не перпендикулярно, а под углом к оси прохода.

Дисковый затвор - тип трубопроводной арматуры, в котором запирающий или регулирующий элемент имеет форму диска, вращающегося вокруг оси, перпендикулярной или расположенной под углом к направлению потока рабочей среды. Также эти устройства называют заслонками, поворотными затворами, герметичными клапанами. Чаще всего такую арматуру применяют при больших диаметрах трубопроводов, малых давлениях среды и низких требованиях к герметичности рабочего органа.

В дисковых затворах запорный элемент, т.е. затвор, имеет форму диска, который может перекрывать проход рабочей среды через кольцевое седло в корпусе путем поворота (как правило на 90°) затвора вокруг оси, перпендикулярной направлению потока среды. При этом ось вращения диска не является его собственной осью.

Дисковые затворы, как шаровые краны, являются одними из самых современных типов арматуры.

Преимущества дисковых затворов:

• малые строительные длина и масса;
• простота конструкции, небольшое количество деталей;
• сравнимая простота ремонта, возможность быстрой замены элементов уплотнения;
• возможность применения для больших диаметров трубопроводов.

• большие крутящие моменты для управления затворами больших диаметров (при ручном управлении это потребует установка редуктора);
• в положении «открыто» диск располагается в проходе корпуса, что ухудшает гидравлические характеристики и усложняет очистку трубопровода при помощи механических устройств.

Присоединение затвора к трубопроводу чаще стяжное, тоесть отверстия по краю корпуса арматуры соединяют насквозь шпильки от одного фланца трубопровода до другого.

Разновидностью дисковых затворов являются герметичные клапаны, применяемые для установки на трубопроводах малых диаметров для небольшого давления и на воздуховодах.

Андрей Андрушко