Конструктивные разновидности и монтаж запорных фланцевых вентилей

Разновидности и правила монтажа вентилей запорных фланцевых соединений

Принцип работы зависит от особенностей конструкции вентиля, формы его запорного механизма, материала уплотнительных поверхностей.

Устройство состоит из цельносварного или разборного корпуса. Изделие с разборным типом корпуса отличается ремонтопригодностью, с цельной оболочкой при возникновении неисправностей — подлежит замене.

В полости корпуса расположены:

  • запорная деталь — шар со сквозным проходным отверстием в теле;
  • уплотнительные поверхности — тефлоновые, фторопластовые или резиновые прокладки в форме кольца. Устанавливаются для обеспечения герметичности между запорной деталью и корпусом;
  • шток (шпиндель) — соединительный элемент, воспринимающий усилие от ручки и передающий его запорному шару. Между штоком и ручкой также располагается уплотнительная прокладка.

Снаружи ручка прикрепляется к корпусу с помощью гайки. Поворачиваясь ручка приводит в движение шпиндель, который в свою очередь вращает запорную деталь устройства — шар. В момент, когда шар располагается проходным отверстием перпендикулярно к потоку транспортирующего вещества, вентиль считается открытым. Если оно находится в одной плоскости с осью движущейся среды, то вентиль закрыт.

Клиновой вентиль

Вентиль с регулирующим элементом, выполненным в форме клина, для осуществления запирания и регулировки расхода рабочего вещества. Клиновой затвор при срабатывании устройства перемещается параллельно движению транспортируемого вещества. Для изготовления таких устройств обычно используют бронзу.

Корпус этих изделий длиннее, чем у других типов вентилей, цена их также намного выше.

В системах трубопроводах, предназначенных для транспортировки воды или воздуха, нагретых до температуры 45ºС и более, используются запорные вентили муфтовые с электрическим приводом.

Для изготовления корпуса таких изделий применяется чугун, для крышки и золотника — сталь. Все уплотнительные поверхности изготовлены из паронита, сальники набиваются асбестом. Электропривод при монтаже располагается вверху.

Седловидные вентили

Применяются в основном для подключения к существующим системам водоснабжения вспомогательных устройств с низким расходом воды. Присоединительный патрубок плотно обжимается вокруг трубы, а пустотелый затвор игольчатого типа ввинчивается в тело трубы. Уплотнительные прокладки из пластика обеспечивают герметичность соединения между затвором и трубой.

Установка запорного муфтового вентиля проводится следующим образом:

  • выбирают место, желательно доступное со всех сторон;
  • перекрывают подачу воды в трубопроводе. Если врезку проводят в трубу водопровода, то остановить работу сети можно с помощью задвижки на стояке здания. Для монтажа устройства в отопительную систему, временное прекращение теплоснабжение и слив воды должен быть согласован с управляющей компанией;
  • вырезают в намеченном месте участок трубы, равный по размерам длине вентиля;
  • нарезают на концах труб резьбу, диаметром и шагом совпадающую с аналогичными параметрами патрубков вентиля;
  • удаляют остатки стружки;
  • уплотняют подготовленные участки резьбы льняной нитью;
  • накручивают вентиль на резьбу. При монтаже учитывают направление, указанное на корпусе устройства;
  • проверяют работоспособность арматуры и герметичность соединений.

Здравствуйте, уважаемый читатель! При необходимости ремонта линий водоснабжения, ликвидации «аварий» на них, замены сантехнических приборов, подачу воды в таких случаях может приостановить вентиль запорный фланцевый, установленный на вводе в квартиру.

Однако внештатные ситуации возникают не только в вашей квартире, а и в городских системах коммунального хозяйства. Поэтому все трубопроводные линии и магистрали подачи воды, газа и теплоснабжения в наши дома обустроены современной запорной арматурой, обеспечивающей ресурсосбережение, снижение себестоимости оказанных услуг и экономию денежных средств.

Рассмотрим отдельно каждый тип арматуры.

Вентили

Вентили — относятся к типу трубопроводной арматуры, у которой перемещение запорного или регулирующего элемента осуществляется с помощью резьбовой пары в параллельном оси трубопровода направлении.

В перечень их основных преимуществ входит:

  1. низкий коэффициент трения уплотнительных плоскостей в момент срабатывания устройств на закрытие в следствие перпендикулярного к ним движения затвора, что снижает риск повреждений (задиров);
  2. не большая высота изделия, по сравнению с задвижками, ввиду того что у вентиля малая длина хода шпинделя.

К недостаткам вентилей можно отнести, то что они длиннее, чем задвижки, так как им требуется место внутри корпуса для возможности разворота потока.

Задвижки

Арматура с запорным или регулирующим органом, совершающим перемещение перпендикулярно оси потока транспортируемой в системе среды.

Задвижки выпускаются в разных вариантах конструкции, в каталогах производителей можно найти продукцию:

  • с запорным механизмом в форме прямоугольной пластины(шибера), клина или диска;
  • с выдвижным и не выдвижным шпинделем;
  • полнопроходные или с суженным проточным отверстием;
  • корпус — литой, сварной или штампованный;
  • для обеспечения герметичности сопряжения корпус/крышка используются — сальниковое или сильфоное уплотнение.

Преимущества задвижек стальных фланцевых обусловлено:

  • отсутствием необходимости преодолевать давление среды при перемещениях запорного органа;
  • прямолинейность движения потока рабочего вещества, без поворотов;
  • способностью работы в системах с вязкой средой;
  • малой строительной длиной, ввиду чего их можно устанавливать в условиях ограниченного пространства;
  • возможностью подачи рабочего вещества в любом направлении;
  • лёгкостью монтажа, ремонта и техобслуживания.

Конструктивные разновидности и монтаж запорных фланцевых вентилей

Недостатками задвижек можно назвать:

  • малую скорость при срабатывании;
  • большой размер строительной высоты;
  • ограничение на применение в системах транспортировки сред, состоящих из твёрдых частиц.

Затворы

Затворы (заслонки) — это устройства с запорным органом в форме диска, вращающимся вокруг своей оси.

Перемещение происходит в перпендикулярном направлении или под острым углом. Применяются для монтажа в системах с большим диаметром труб, низким уровнем давления сред и пониженными требовании к герметичности запорного элемента, например, на воздуховодах вентиляции и кондиционирования, газопроводных сооружений.

У арматуры данного типа запорный орган представляет собой тело вращения или его сегмент, перемещающееся в любом направлении по отношению к оси трубопровода. У затвора крана существует и другое название — пробка. В пробке имеется отверстие, через которое перемещается поток среды. В положении крана «открыто» отверстие находится в одной плоскости с осью потока, в положении «закрыто» — в перпендикулярном положении к потоку.

По направлению потока они подразделяются на:

  • проходные — с неизменным направлением потока;
  • угловые — поток меняет направление под прямым углом;
  • трёхходовые — с одним выходным и двумя входными патрубками.

Форма затворного элемента крана может иметь:

  • шаровую;
  • конусную;
  • цилиндрическую конфигурацию.

Для обеспечения плотного прижатия пробки к поверхности корпуса используется сальниковая набивка или пружина, надетая на стержень с резьбой и стянутая гайкой, как у натяжных кранов.

Конструктивные разновидности и монтаж запорных фланцевых вентилей

Смазка так же необходима для уменьшения усилия, требующегося для поворота затворного органа.

Клапаны

Механическое устройство, проходя через которое поток рабочего вещества сохраняет направление движения или поворачивается под углом.

Выпускаются в нескольких вариантах конструкции, имеющих отличия в:

  1. форме затвора — тарельчатые, игольчатые;
  2. количестве сёдел — односедельные, двухседельные;
  3. расположении ходовой гайки — выносной и погружной тип резьбы;
  4. способе герметизации сопряжения корпуса с крышкой — сальниковый или мембранный тип уплотнения.

В зависимости от назначения фланцевые клапаны бывают:

  • запорными;
  • регулирующими;
  • предохранительными;
  • перепускным;
  • редукционными;
  • обратными;
  • спускными;
  • всасывающим и т. д.

Типы присоединения арматуры к процессу разработаны в нескольких вариантах:

  1. фланцевый — фланцевая арматура изготовлена с метизными деталями на присоединительных патрубках (фланцами). Они могут быть квадратной, шестиугольной или круглой формы с равномерно расположенными отверстиями под монтаж болтов. Ответный фланец с аналогичными присоединительными размерами должен быть и у трубопровода;
  2. муфтовый — устройства присоединяются к процессу муфтами с внутренней резьбой;
  3. цапковый — арматура крепиться с помощью наружной резьбы буртиком под управление, для герметизации соединения используется уплотнительная прокладка;
  4. штуцерный — данный тип соединения представляет собой резьбовую пару, когда к трубопроводу накидной гайкой притягиваются патрубки арматуры с наружной резьбой;
  5. под приварку — устройства присоединяются к трубе с помощью сварки.

Виды фланцев

Фланец является соединительной частью труб, запорной и регулирующей арматуры, контрольно — измерительных устройств, входящих в состав трубопроводного сооружения.

Фланцевый тип соединения трубопроводной арматуры способствует простому доступу для техобслуживания, ремонта и замены элементов системы. Фланцы обычно имеют внутреннюю резьбу или присоединяются с помощью сварки. Для их изготовления используют различные материалы: серый и ковкий чугун, высокопрочный чугун с включением шаровидного графита, латунь, алюминий, бронзу, пластик, кованную углеродистый сплав стали или нержавейку.

Конструктивные разновидности и монтаж запорных фланцевых вентилей

Прокладка имеет форму кольца из сплава высоколегированной стали, латуни, бронзы, фторопласта, плотной резины, каучукового эластомера, эбонита и других материалов. Устанавливается между поверхностями двух фланцев, заполняя на них микроскопические раковины и сглаживая неровности. Способ её установки зависит от формы и исполнения уплотняемых поверхностей фланцев, которые могут иметь:

  • плоскими с соединительным выступом;
  • плоскими приварными без выступа.

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

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).

Назначение и применение запорных муфтовых вентилей

Само слово «фланец» имеет немецкие корни, где flansch буквально обозначает плоскую металлическую пластину с отверстиями для закрепления на конце трубы. Пластина эта чаще всего имеет круглую форму, хотя иногда встречаются и квадратные изделия.

Материал изготовления, конструкция и прочие особенности во многом зависят от сферы применения вентиля, рабочего давления, температуры и иных факторов.

Корпус изделия представляет собой цельнометаллическое изделие, на краях которого имеются специальные выступы с отверстиями под болты. Литой корпус позволяет фланцевому вентилю эффективно противостоять гидроударам. Это делает подобные задвижки незаменимыми в трубопроводах высокого давления.

Запорный механизм имеет вид заслонки, которая способна частично или полностью перекрывать движение рабочей среды по трубопроводу. Задвижка функционирует наподобие гильотины, при перемещении изменяя размеры пропускного отверстия. Управление задвижкой осуществляется как в ручном, так и в автоматическом режиме.

Устанавливать фланцевые соединения можно на трубопроводы диаметром больше 32 мм. Таким способом монтируются разветвленные системы на промышленных и химических предприятиях, в газовой и нефтедобывающей отрасли, распределительные сети ЖКХ. Для прокладки внутридомовых трубопроводов соединение этого вида применяют редко.

Фланцевые стыки нужны для того, чтобы:

  • соединять трубы между собой или с оборудованием из разнородных материалов;
  • устанавливать запорную и регулирующую арматуру;
  • проводить очистку трубопроводов;
  • врезать измерительные приборы;
  • отсекать участок трубы для ремонта.

Принцип действия основан на перемещении штока по резьбе при вращении привода, который регулирует открытие затворного клапана. В закрытом положении уплотнитель клапана полностью прижимается к седлу, в открытом — выходит из него.

Вентиль фланцевый применяется для следующих манипуляций:

  • регулировки потока в трубопроводе;
  • временного перекрытия коммуникаций для ремонта или обслуживания;
  • переключения ответвлений труб.

Выбор фланцевой запорной арматуры нужно осуществлять по следующим критериям:

  • тип и параметр труб коммуникаций;
  • условия эксплуатации;
  • рабочее давления в системе;
  • температура перекачиваемого вещества;
  • требования к прочности корпуса;
  • тип используемых фланцев;
  • способ затворного клапана;
  • вид крепления — угловой или прямоточный.

Фланцевое соединение трубопроводов

Запорная фланцевая арматура

Преимущества стальных фланцевых вентилей:

  • низкое гидравлическое давление;
  • стойкость к гидроударам;
  • простота подключения и демонтажа;
  • высокая герметичность соединений;
  • компактность корпуса;
  • применимость для газовых и жидких сред;
  • допустимость эксплуатации, когда температуры окружающей среды выше -30 0 С.

К недостаткам относятся:

  • повышенный износ контактной площадки соединения вентиля с трубой;
  • необходимость проведения регулярных техосмотров;
  • длительный процесс перекрытия потока;
  • малый срок службы уплотнительных прокладок;
  • высота задвижки может создавать проблемы с монтажом и регулировкой положения штока.

Задвижки стальные фланцевые производятся на следующих предприятиях:

  • ПО «Муромский завод трубопроводной арматуры» (ПО МЗТА);
  • Нижегородский арматурный завод (НАЗ);
  • Арматурно-фланцевый завод (АФЗ);
  • Можайский арматурный завод (МАЗ).

Стоимость стальных фланцевых вентилей, на которые установлен механический запорный клапан, составляет 2500-5800 руб. Стоимость на аналогичные конструкции, но с электромагнитным клапаном, составляет от 10 тыс. руб. Угловая запорная арматура из конструкционной стали с пневматическим клапаном стоит от 15 тыс. руб.

Чугунные аналоги с механическим приводом стоят на 30–50% дешевле, чем стальные. Латунные вентили стоят несколько сотен рублей, зависит от производителя.

Конструкция фланцевого вентиля может быть прямоточной, проходной или угловой. В прямоточных клапанах направление жидкости сохраняется, но шпиндель располагается наклонно к оси прохода, а не перпендикулярно. Конструкция прямоточных вентилей предназначена для уменьшения гидравлического сопротивления, а также для спрямления потока рабочей среды.

У проходных клапанов жидкость на входе и выходе направлена одинаково, но внутри главного цилиндра осуществляет два поворота на 90 градусов. С помощью таких клапанов перекрывается движение жидкостей, у которых высокие температурные показатели и давление. Чрезмерные нагрузки для проходных фланцевых вентилей не представляют никакой опасности, поскольку клапаны способствуют сохранению герметичности.

Вентиль запорный фактически служит для перекрытия потока рабочей среды трубопровода. Вместе с тем, технические характеристики данного устройства позволяют ещё и регулировать объём транспортируемого вещества, а также скорость его перемещения. Вентиль фланцевый нашёл широкое применение в отопительных, водопроводных и газовых системах. Благодаря своей удобной и надёжной конструкции эта деталь пользуется повышенным спросом на строительном рынке.

Фланцевые вентили устанавливаются в качестве запорной арматуры на трубопроводы различного назначения

По методу перекрытия потока рабочей среды выделяют четыре вида вентилей.

Винтовые. Подвижный клапан закреплён на штоке резьбовым соединением. Он прижимается к расположенному в корпусе вентиля седлу. Герметичность обеспечивает сальниковая набивка, представляющая собой уплотняющую шайбу. Этот вентиль имеет следующие специфические недостатки:

  • способен пропускать жидкость только в одном направлении;
  • износ паронитовых или резиновых прокладок требует их периодической замены. А попавшие под клапан окалина или песок могут вызвать их частичное или полное разрушение.

Шиберные. По устройству они больше напоминают задвижку, чем вентиль: конический клапан опускается между двух зеркал с помощью резьбового штока. Вместо сальника нередко используются долговечные полимерные или резиновые уплотнители.

Шаровый вентиль — это наиболее современная конструкция подобных устройств

Шаровые. Изготовленный из нержавейки или латуни шар, имеющий сквозное отверстие, вращается в корпусе вентиля при повороте рукоятки. Фиксируется он парой фторопластовых или тефлоновых кольцевых сёдел. Герметизацию штока обеспечивает прокладка из такого же материала.

Пробковые. Поток в них перекрывает коническая пробка со сквозным отверстием. Типичные проблемы такие:

  • требуется периодическая набивка сальника;
  • поворот пробки в вентиле большого размера требует значительных усилий.

Рассмотрим особенности фланцевых вентилей в зависимости от материала изготовления. Для промышленности это чаще всего стальные и чугунные, а для бытовых нужд – латунные или бронзовые.

Вентиль стальной. Такая деталь устанавливается на трубопроводах, преимущественно, для воды и пара. Кроме того, в качестве рабочей среды могут выступать корродирующие вещества, углекислота, природный и сжиженный газ и аммиак. Отличия характеристик фланцевого вентиля стального от чугунного и латунного аналога связаны в первую очередь с давлением и рабочей температурой. Значения этих параметров составляют 6,3 МПа и 425˚С соответственно.

Прочностные характеристики вентилей, изготовленных из стали, позволяют применять их в магистралях с высоким давлением

Предлагаем ознакомиться  Как устроена вытяжка в хрущевке

Одним из существенных плюсов стальных вентилей по сравнению с чугунными изделиями является меньший вес. Благодаря этому требования к техническим характеристикам конструкции трубопровода упрощаются, а также отсутствует необходимость в монтаже специальной арматуры и дополнительных элементов.

Обычно для изготовления стального фланцевого вентиля используется нержавеющая сталь. Корпус, как правило, производится из легированной стали марок А20 и А25. Впрочем, существуют технологии использования с этой целью металла без легирующих компонентов.

Диаметр условного прохода такой детали достигает 100мм. Поэтому стальной фланцевый вентиль может устанавливаться в трубопроводе с невероятно большим расходом рабочей среды.

По типу корпуса такие устройства бывают проходными и угловыми. Первый вид используется на прямолинейных участках магистрали. Его минусом является высокое гидравлическое сопротивление. Сфера применения вентиля углового – соединение расположенных перпендикулярно друг другу трубопроводов.

Существует также отдельная категория паровых проходных стальных вентилей. Используются они на трубопроводах для транспортировки рабочей среды с температурой более 400˚С. Преимуществом парового фланцевого вентиля является отсутствие зон застоя. Но без недостатков здесь тоже не обошлось. Паровой вентиль имеет большие габариты и вес.

Для прямых участков магистрали используются проходные вентили

Вентиль из латуни. Используется на трубопроводах, транспортирующих жидкую и парообразную рабочую среду. Набивка сальника асбестовая, а уплотнительные кольца паронитовые. Ручной способ управления, где роль рукоятки играет маховик. Габариты и вес наиболее востребованных в быту модификаций латунного вентиля представлены в таблице №1.

Таблица 1

Высота, мм Длина, мм Диаметр условный, мм Масса, кг
118 142 50 1,58
106 110 40 1,19
95 95 32 0,67
86 80 25 0,44
80 65 20 0,30
80 55 15 0,25

Чугунный вентиль. Корпус выполнен из ковкого или серого чугуна. Запорный узел представляет собой сложную многокомпонентную конструкцию. Включает она следующие детали: сальник, маховик с резьбовым штоком и золотник. Особенностью вентиля чугунного фланцевого является то, что практически все детали его запорного узла стальные.

В заключение необходимо отметить, что запорные фланцевые вентили очень неприхотливы к условиям окружающей среды. Они могут применяться как на крупных предприятиях, так и устанавливаться в подвале жилого дома.

Запорная арматура трубопроводов – методы подсоединения

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.

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

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.
  • Межфланцеваяили 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

Большинство трубопроводов различного назначения монтируют сваркой, обеспечивающей надежность и долгий срок службы стыков. Но когда по условиям прокладки этот способ неприемлем или в процессе эксплуатации требуется периодическая разборка, используется соединение фланцевое. По надежности и долговечности оно не уступает сварному варианту, а монтируется проще.

Прежде чем начинать сборку фланцевого соединения необходимо проверить их на отсутствие ржавчины и механических повреждений. Поверхности очищают и обезжиривают. С резьбовой части болтов и гаек убрать заусенцы. Сделать предварительную прогонку резьбы, наворачивая гайки на болты с последующей смазкой. Вырезать и примерить прокладку.

Чтобы стыки на трубопроводе были надежными, все виды фланцевых соединений собирают в строго определенном порядке. Сначала с небольшим усилием затягивают произвольно выбранный болт, затем диаметрально противоположный. Следующая пара должна отстоять от первой на четверть окружности. Остальные болты затягивают в таком же порядке. Если на фланцах только 4 отверстия затяжка выполняется крестообразно.

устройство

Чтобы усилие распределялось равномерно, завершающую часть монтажа проводят инструментами, позволяющими его контролировать:

  • гидравлическим натяжным устройством;
  • пневматическим гайковертом;
  • ручным динамометрическим ключом;
  • гидравлическим динамометрическим ключом.

Ручную затяжку доверяют только опытным работникам. В течение первых суток работы из-за вибраций, усадки материала прокладки, изменения температуры прочность соединения снижается до 10%. Поэтому в этот период требуется проведение подтяжки гаек.

Монтаж всех видов фланцевого соединения несложен, однако его проведение разрешается только специально обученным слесарям. При прокладке или ремонте трубопроводов с агрессивными средами или работающих под высоким давлением, ход работы должен контролировать инженер. Сборка безнапорных систем (канализация, полив) может проводиться неквалифицированными работниками.

Существующие технологии производства трубопроводной арматуры обеспечивают неукоснительное соблюдение её геометрических размеров и механических свойств. Для изготовления корпуса применяют методы:

  • Ковки.
  • Литья.
  • Сварки.
  • Штамповки.
  • Их комбинирование (литоштампосварной, штампосварной корпус).

Стальные корпуса трубопроводных контуров в основном бывают штампованными. Технология изготовления штампованного корпуса заключается в нарезке трубной заготовки, её нагреве до температуры пластичности материала, термопластической деформации на обжимном пуансоне, имеющем форму его внутренней поверхности.

Чугунные же корпуса чаще бывают литыми.

Место контакта подвижного трубопроводного элемента с корпусом или крышкой герметизируется несколькими способами:

  • Сальниковой набивкой. Используется упругая сальниковая набивка, изготовленная из асбестового или пенькового волокна и пропитанная антисептиками и гидрофобными составами.
  • Сильфоном. Уплотнение подвижных элементов выполняется с помощью гофрированной трубки.
  • Мембраной. Герметизирована за счёт упругого эластичного диска (мембраны), который зажимается между крышкой и горловиной корпуса.
  • Эластичным шлангом, который пережимается, не позволяя рабочему веществу просачиваться наружу.

Конструктивные разновидности и монтаж запорных фланцевых вентилей

В качестве герметизирующих материалов для арматуры используют:

  • В сальниковых набивках — хлопчатобумажные ленты, льняную прядь, стекловолокно, графит, тальк, фторопласт.
  • Между фланцами, в составных корпусах — прокладки из резины, фторопласта, паронита или цветного металла.

Стальные вентили по праву считаются одними из самых качественных и надежных. Их используют в качестве запорных устройств на промышленных трубопроводах, рабочей средой в которых может являться не только вода или пар, но также углекислота, аммиак, природный газ и другие агрессивные среды.

Задача такого вентиля аналогичная – регулировка или перекрытие потока рабочей среды в трубопроводе. Отличительной особенностью стальных вентилей является тот факт, что они способны работать в весьма жестких условиях, в том числе при высоких температурах и давлении. Масса стального устройства гораздо меньше, чем, например, чугунного, поэтому монтаж такого вентиля можно осуществлять без применения различных дополнительных элементов.

Материалом для производства стального вентиля служит нержавеющая сталь, а сам корпус изделия может быть выполнен из легированной или нелегированной стали. Те модели, которые изготавливаются из легированной стали, имеют несколько больший запас прочности и рассчитаны на более длительное применение. Условный проход стальных вентилей, как правило, больше, чем у чугунных и латунных, поэтому их чаще устанавливают на трубопроводы с большими объемами перекачиваемой рабочей среды.

Чаще всего подобные вентили производятся во фланцевом исполнении – это позволяет достичь лучшей герметизации стыка с трубопроводом. Также подобная конструкция позволяет гораздо удобнее выполнить демонтаж вентиля, не касаясь при этом других элементов запорной арматуры. Стальные вентили имеют ряд характерных преимуществ:

  • способны выполнять свои непосредственные задачи даже при резких перепадах давления;
  • устойчивы к высокому рабочему давлению;
  • температура рабочей среды может достигать отметки в 425 градусов Цельсия;
  • простая конструкция позволяет быстро проводить демонтаж или ремонт арматуры;
  • работа стальных вентилей осуществляется независимо от их положения на трубопроводе.

Стальные вентили обычно имеют диаметр условного прохода до 100 мм, поэтому они способны пропускать большие объемы – по этому показателю они существенно превосходят свои аналоги. Также с их помощью можно отводить лишнее тепло, чему способствует большая площадь поверхности устройства. Еще одно предназначение стального вентиля – это использование в качестве радиатора.

Достоинства и недостатки запорного вентиля

Как и любое механическое устройство, фланцевая задвижка имеет ряд достоинств и недостатков в сравнении в иными запорными механизмами.

Самое очевидное преимущество – возможность многократно монтировать и демонтировать вентиль. Процедура, впрочем, не из легких, поскольку предусматривает откручивание и закручивание огромного количества болтов.

Из положительных характеристик можно выделить:

  • Высокую отказоустойчивость, связанную, в первую очередь, с простотой конструкции задвижки.
  • Малые значения гидравлического сопротивления. Внутренние детали устройства практически не влияют на прохождение потока рабочей среды.
  • Компактность изделий. Малая протяженность вентилей делает удобным их монтаж на коротких или неудобных участках трубопроводов.
  • Универсальность. Фланцевые задвижки успешно применяются на трубопроводах любых типов и в любых, даже самых неблагоприятных, внешних условиях.

Отметим и некоторые недостатки, которые заставляют часть потребителей делать выбор в пользу других запорных устройств:

  • Перекрытие рабочего потока может оказаться длительным (в зависимости от типа и размера вентиля) процессом. При ручном управлении этот недостаток становится еще более критичным.
  • Уплотнительные детали, расположенные внутри корпуса изделия, имеют фиксированный срок службы, требуя своевременной замены.
  • При малой протяженности фланцевая задвижка имеет сравнительно большую высоту.

Конструктивные особенности корпусов

Далее детальнее разберем, на какие типы делятся данные устройства, в зависимости от материалов, из которых они производятся.

Латунные вентили

Вентили из латуни зачастую устанавливаются на трубопроводы для запирания или регулирования перемещения по ним воды. Положение при его установке может быть любым, а в качестве материала для изготовления деталей корпуса используется латунь ЛЦ40Сд.

Латунный вентиль – это запорное устройство, которое путем перемещения запорного органа способно надежно перекрыть движение любой жидкой рабочей среды. Изделие имеет в своей конструкции шпиндель, представляющий собой подвижный механизм, вкручивающийся в гаечную резьбу. Наличие резьбы позволяет останавливать запорный орган в любом необходимом положении. При этом данное положение будет устойчивым и постоянным, так что даже достаточно сильное давление не способно его изменить.

Разновидности

Ходовая резьба может быть выносной или погружной, а в качестве запорного органа в отдельных случаях может выступать мембрана.

Наиболее востребованным данный вид вентиля стал после того, как в нем удалось значительно повысить уровень герметичности, что качественно сказалось на перекрытии потоков рабочих сред.

Конструктивные разновидности и монтаж запорных фланцевых вентилей

Главными отличительными особенностями и преимуществами латунных вентилей является:

  • Простота конструкции, и как следствие, удобство в обслуживании и возможность длительного применения без лишних затрат на ремонт.
  • Вентиль спокойно выдерживает сильное давление рабочей среды и не реагирует на его перепады.
  • Запорный орган совершает довольно малый рабочий ход.
  • Вес изделия небольшой, а его габариты весьма компактны.

Установить такой вентиль не составляет труда на любом отрезке трубопровода, в удобном для использования положении.

При выборе вентиля, прежде всего, стоит обратить внимание на его эргономику, особенно если вы проживаете в небольшой квартире. Также важным параметром является надежность и внешний вид устройства – он должен быть эстетичным и не бросаться в глаза. Сегодняшний рынок трубопроводной арматуры наполнен изделиями различной формы и габаритов, которые выглядят весьма футуристично, однако для ванной комнаты лучше всего выбрать более компактные вентили.

Самыми востребованными являются два типа вентилей – клапанные и шаровые. Клапанные устанавливают на бытовых трубопроводах. Они отлично подходят для регулирования потока воды с большим содержанием хлора. Стоимость их ремонта невысока, так как зачастую в них требуется лишь выполнить замену уплотнителей том в случае, если вентиль начал протекать.

Шаровой вентиль имеет изящный внешний вид и в отдельных случаях может выступать в качестве элемента декора. Он оснащен одной ручкой, которая поворачивается в разные стороны. С помощью шарового латунного вентиля, можно менять температуру воды, а также ее давление. Данные изделия являются высоко востребованными элементами запорного оборудования, а областей, в которых они применяются, с каждым днем становится всё больше.

Чугунные вентили

По своей конструкции являются запорными клапанами, а материалом для изготовления их корпуса служит чугун. Чтобы отлить корпус нужной формы, в основном применяют ковкий или серый чугун, в некоторых случаях – высокопрочный чугун.

Запорный орган в чугунном вентиле совершает движения, имеющие возвратно-поступательный характер, в ходе которых и осуществляется перекрытие потока рабочей среды. В качестве подвижного элемента, как и в латунном вентиле, выступает шпиндель, да и его расположение фактически идентично. Для уплотнения используют паронит или латунь, иногда – нержавеющую сталь.

Положение при его установке может быть любым, но вот производить монтаж чугунного вентиля предпочтительнее на тех участках трубопровода, к которым есть свободный доступ – это значительно облегчит процедуру обслуживания устройства в дальнейшем.

Для герметизации соединений в муфтовых вентилях используют обычные уплотнители, тефлоновую нить, сантехнический лен и т.д. В фланцевых изделиях применяются специальные резиновые или паронитовые прокладки.

Стоимость чугунных вентилей ниже, чем, например, таких же изделий из стали. Данные изделия активно эксплуатируются на трубопроводах различных промышленных объектов, в сфере теплоэнергетики, а также в жилищно-коммунальном секторе. По своим характеристикам этот тип вентилей ничуть не уступает аналогам, но основным их недостатком считается хрупкость материала, из которого они изготовлены, а также его склонность к ржавлению.

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.

Запорная арматура для трубопровода

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.

Предлагаем ознакомиться  Монтаж фанкойла с обвязкой цена

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

Возможно будет интересно: Кран шаровый 11б27п1 – конструкция, характеристики, стоимость

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

Выбирая фланцы для трубопровода необходимо учитывать некоторые особенности:

  1. Условный проход (ДУ) измеряемый в миллиметрах, показывает несовпадение внутреннего диаметра фланца и трубы. Это важно для плоских и вращающихся деталей. Поэтому в их обозначение добавляются индексы А и Б. Буква А указывает диаметр фланца, а Б ― трубы. Для воротникового типа этот параметр не критичен.
  2. Рядность показывает расстояние в миллиметрах между осями отверстий под болты. Одинаковые по ДУ фланцы, сделанные по типоразмеру ряд 1 или ряд 2, будут отличаться между собой диаметром и количеством отверстий. Если у заказчика нет особых пожеланий, выполняется стандартный ряд 2.
  3. Условное давление ― это его допустимая величина, при которой соединение работает без протечек и разрушений. Значение параметра зависит от типа фланцевого соединения труб, материала, диаметра, ширины с учетом исполнения состыкованных поверхностей. Необходимо учитывать, что значение давления может быть указано в атм., Па, бар, кгс/см².
  4. По параметрам рабочей температуры определяется значение допустимого давления, так как оно уменьшается при нагреве. Эту зависимость нужно учитывать для трубопроводов с горячими средами. Степень влияния температуры на давление определяют по таблицам.

Нормативами предписывается обязательная установка на фланцы трубопровода, по которому перекачивают агрессивную жидкость, защитного кожуха. Он предотвратит расплескивание в случае утечки. Кожухи делают из текстиля, листовой стали, полимерных материалов диаметром от 15 до 120 см. Популярные фторопластовые модели выдерживают температуру -200 — 230⁰C.

  • все наружные детали требуют надёжной защиты от коррозии;
  • прокладки шпинделя должны быть упругими, стойкими к температуре и влажности перекачиваемой среды;
  • уплотнители затворов и сёдел подбираются по антифрикционным свойствам в зависимости от конструкции;
  • для замены уплотнителей достаточно снять корпус головки;
  • фланцевые соединения на стыке требуется дополнительно промазывать специальным вязким герметиком.
  • универсальность применения;
  • простота конструкции;
  • лёгкость обслуживания;
  • стойкость к повышенным вибрациям;
  • долговечность и надёжность.

Типы уплотнений

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

Запорно-регулирующая арматура для трубопровода

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

Из чего состоит фланцевое соединение

Комплект для одного стыка состоит из двух одинаковых фланцев с центральными отверстиями, соответствующих диаметрам труб, прокладки, набора болтов или шпилек с гайками и шайбами. При необходимости защиты трубопровода от блуждающих токов, на болты надевают изоляционные втулки, а прокладку устанавливают из диэлектрического материала.

Конструкция фланцевого соединения

Конструкция фланцевого соединения

Конструкция детали

Клапан запорный фланцевый необходим для того, чтобы перекрывать или регулировать поток жидкости при высоких показателях давления и температуры в трубопроводах небольшого диаметра. В качестве запорного элемента здесь представлен золотник, обеспечивающий высокую герметичность при нахождении в седле в закрытом положении.

Поток жидкости перекрывается за счет того, что золотник выполняет поступательные движения параллельно оси движения рабочей среды. Ручным маховиком или электроприводом осуществляется передача крутящего момента с помощью шпинделя, после чего он проходит через неподвижную ходовую гайку и преобразуется в поступательные движения золотника.

Ходовая резьба в процессе эксплуатации отличается свойствами самостоятельного торможения, а под воздействием высокого давления запорный орган может оставаться в любом промежуточном положении без самопроизвольных изменений. Клапаны фланцевых вентилей выступают в качестве запорной арматуры, которая обеспечивает высокую герметизацию в запорном элементе простой конструкции.

Назначение, виды и монтаж затворов с электроприводом

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.
  • 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.

Как провести испытания запорной арматуры трубопровода

Рис. 15 Вентильный кран (клапан) – конструктивное устройство

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.

Что такое фланец и какие бывают виды

В большинстве случаев фланцы ― это кольцеобразные пластины из стали, но иногда их делают в виде квадрата или прямоугольника. В центральное большое отверстие вставляют торец трубы, а в равномерно распределенные по внешнему периметру ― болты или шпильки. В перечень разновидностей фланцев включены проходные и заглушки. Первые предназначены для стыковки элементов трубопровода, вторыми закрывают тупики или отсекают ремонтируемые либо заменяемые участки.

Чтобы продукция, сделанная в разных странах, была взаимозаменяемой, разработана унифицированная классификация фланцев. В России это ГОСТ, европейские страны пользуются немецким стандартом DIN, а Америка, Япония и Австралия ANSI/ASME. Однако нередко одинаковые фланцы обозначаются разными символами. Поэтому стандарты переводят с помощью специальных таблиц.

Нормативы по исполнению указаны в ГОСТ 12815-80 цифрами от 1 до 9:

  1. С соединительным выступом в виде фаски под наклоном 45⁰.
  2. То же, что 1, но выступ под прямым углом.
  3. С пазом на внутренней стороне и выступом под углом 45⁰ снаружи.
  4. С шипом.
  5. С внутренним кольцевым пазом.
  6. С фаской под линзовую прокладку (вибровставка) на внутренней стороне.
  7. Выборка для овальной прокладки.
  8. С шипом для фторопластовой прокладки.
  9. То же что 8, но вместо шипа паз.
Виды фланцев

Виды фланцев

При монтаже трубопроводов применяют несколько типов фланцев:

  1. Воротниковые рассчитаны на давление 0,1 — 20 МПа при температуре -200 — 600⁰ Выступ в центральной части (воротник) приваривают к трубе встык одним швом.
  2. Плоские держат давление до 2,5 МПа при температуре -70 — 300⁰ Надеваются на торцы, крепятся двумя сварными швами.
  3. Аппаратные для присоединения оборудования или приборов;
  4. Резьбовые варианты наворачивают на торцы.
  5. Свободновращающиеся состоят из пластины и кольца, которое приваривают к торцу, а фланец свободно крутится на нем. Такое фланцевое соединение устанавливают в труднодоступных местах или там, где необходимо частое проведение профилактических мероприятий на трубопроводе. Рассчитано на давление до 2,5 МПа.
  6. Кольцевые варианты для заглушек делают без центрального отверстия.

При установке фланцевых соединений на стальных трубопроводах их материал должен быть идентичным или близким по составу металлу труб. Это нужно для предотвращения повреждений при изменениях температуры. Фланцы бывают из серого и ковкого чугуна, легированной, углеродистой и нержавеющей стали. Для трубопроводов из иных материалов выпускаются бронзовые, алюминиевые, латунные разновидности. Безнапорные системы из полиэтиленовых труб часто собирают на полипропиленовых фланцах.

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.

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.
Предлагаем ознакомиться  СНиП вентиляция помещений — нормы производственных помещений

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

Запорная арматура на отопление и водоснабжение – материалы изготовления

При производстве запорных устройств применяются несколько групп материалов, каждая из них выполняет определённые задачи: материалы для изготовления корпусных деталей, обеспечивающие непроницаемость соединений узлов и деталей, снижающие силу трения между ними. Основанием для выбора производителем сплава металла корпуса являются характеристики рабочей среды, устойчивость к коррозии, прочность и литейные свойства.

Латунные вентили

Вид запорно — регулирующих устройств, применяемых для включения, выключения и регулировки потока жидкости в системах водоснабжения различных объектов. Для изготовления корпусных деталей используется латунь марки ЛЦ40Сд, которая наделяет их:

  • высокой коррозийной стойкостью;
  • устойчивостью к резким перепадам температур;
  • способностью работать в системах с большим значением рабочего давления.

Чугунные вентили

Одним из самых распространённых корпусных материалов запорной арматуры является чугун.

Он относится к тяжёлым материалом с высоким содержанием углерода и обладает следующими преимуществами:

  • хорошей твёрдостью;
  • низкой ценой;
  • отличными литейными характеристиками;
  • неплохими антикоррозийными свойствами.

Минусом является повышенная хрупкость материала и слабая морозоустойчивость, вследствие чего вентиль чугунный муфтовый может повредиться от удара, воздействия растягивающей нагрузки или минусовых температур.

При производстве запорных вентилей используют следующие разновидности сплава чугуна:

  • серый чугун — является самым хрупких видом материала;
  • ковкий — обладает большей вязкостью и прочностью при значительно меньшей хрупкости;
  • высокопрочный (с включением в состав сплава шаровидного графита) — является наиболее прочным сплавом, применяется для изготовления более ответственных устройств.

Для увеличения коррозионной стойкости часто корпусные детали из чугуна изнутри покрывают слоем резины, пластмассы или окрашивают эмалями.

Стальные устройства

Выбор и монтаж запорной арматуры для водопровода

Сталь для изготовления корпусных деталей широко применяется благодаря её пластичности, высоким литейным свойствам и простоте механической обработке. По сравнению со сплавом чугуна сталь достаточно прочный материал, несмотря на меньшие показатели по твёрдости. Стоит вентиль стальной муфтовый также недорого.

При добавлении в состав специальных легирующих элементов (кобальта, марганца, хрома, ванадия и других) получают материал для изготовления арматуры, более устойчивой к разрушению, с повышенными прочностными характеристиками, стойкую к воздействию высоких температур.

Разновидностями легированных сталей является нержавейка и жаростойкая сталь. Первый вид материала используется для производства устройств, стойких ко всем видам коррозии, второй — для изготовления арматуры, работающей в системах с высокой температурой среды.

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

Основным требованием, предъявляемым к корпусу трубопроводной арматуры, является высокая прочность. На него в первую очередь воздействуют механические напряжения, связанные с параметрами транспортируемого вещества, монтажные усилия и динамические нагрузки, возникающие при работе подвижных узлов и деталей в его полости. Поэтому для изготовления корпуса чаще используют разные виды металлов, реже полимерные материалы, керамику и стекло.

Изделия с пластмассовым корпусом стоят недорого, но их прочностных характеристик недостаточно для работы на трубопроводах под высоким давлением. Редкие же виды арматуры из стекла и керамики инертны по отношению к агрессивным средам, поэтому используются для многих технологических процессов химических производств.

Из металлов для изготовления трубопроводной арматуры первоначально использовали цветные — латунь, свинец, бронзу. Это стойкие к коррозии, податливые и лёгкие в обработке материалы. Изделия из них долго служат, обладают привлекательным внешним видом.

Но чаще корпус промышленной арматуры делают:

  • Стальным — из обычной углеродистой, легированной, нержавеющей, жаропрочной стали.
  • Чугунным — из серого (СЧ), ковкого (КЧ) или высокопрочного чугуна с включением шаровидного графита (ВЧ).

Арматура со стальным корпусом может использоваться для эксплуатации при значительном уровне давления и в более широком температурном диапазоне, чем с чугунным корпусом. Однако изделия из чугуна дешевле.

Уплотнительные поверхности могут штамповаться из эластичных материалов (резины, фторопласта, эбонита, тефлона), а также формироваться напылением медных или стальных сплавов. Смазки для трубопроводной арматуры изготавливаются на основе нефтепродуктов.

Здесь надо разделить вентили на те, которые будут использоваться во внутренних водопроводных сетях, и на устанавливаемые снаружи.

Для внутренних сетей приборы изготавливаются из бронзы, латуни, нержавеющей стали и пластика. Для наружных используют модели из всех вышеперечисленных материалов, а также из стали и чугуна.

  1. Приборы из латуни и бронзы являются самыми дорогими, но в то же время и самыми долговечными. У них небольшой удельный вес, малые габариты, устанавливать их можно и на водопровод с холодной водой, и с горячей. Еще совсем недавно только их использовали в системе отопления, потому что на поверхностях латунных и бронзовых приборов не оседает накипь.
  2. Вентили из нержавеющей стали тоже могут похвастаться длительным сроком эксплуатации. Но они на порядок дешевле двух первых моделей.
  3. Пластиковая запорная арматура самая дешевая с неплохими техническими характеристиками. Ее сегодня используют на всех видах водопровода и в отопительных сетях.

Нержавеющий вентиль активно применяют на промышленных установках, в теплосетях, в энергетической области. Он отличается высокой степенью герметизации, надежностью, отменными показателями безопасности, компактными габаритами и удобством при монтаже.

Прокладки для фланцевых соединений

Герметичность соединения обеспечивается прокладкой, которую вставляют между фланцами. В зависимости от характеристик среды, температуры и давления ее делают из соответствующих материалов:

  • резины, стойкой к продуктам нефтепереработки:
  • паронита общего назначения;
  • теплостойкой резины;
  • асбестового картона;
  • паронита, стойкого к маслу и бензину;
  • кислото и щелочеустойчивой резины;
  • графита;
  • фторопласта;
  • металла (алюминия, меди);
  • металлографита.

Характеристики и цены

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.

Разновидности

Технические характеристики и ориентировочные цены запорных муфтовых вентилей из разных материалов приведены в таблице.

Характеристики Чугунные Стальные Латунные
Диаметр условного прохода, мм 15 — 50 15 — 50 15 — 50
Максимальное давление, мПа 16 16 16
Максимальная температура рабочей среды 225ºС 425ºС 225ºС
Температура окружающей среды От −40ºС до  40ºС От −40ºС до  45ºС От −40ºС до  40ºС
Класс герметичности по ГОСТ 9544—2005 Д А А
Строительная длина, мм 90 — 200 60 — 200 55 — 132
Масса, кг 0,7 — 5,0 0,6 — 4,0 0,2 — 1,6
Срок службы, лет 50 50 50
Цена с НДС, руб. 92 — 464 120 — 1100 220 — 1411

Как устроен вентиль шарового типа? Основными элементами устройства являются:

  1. корпус вентиля (1). Корпус может быть изготовлен из таких материалов, как латунь, бронза, нержавеющая или конструктивная сталь, силумин. Корпус может быть цельным, то есть изготовленным методом сварки, или разборным. Разборный корпус имеет некоторое преимущество – при необходимости вентиль можно отремонтировать. Если установлен шаровой вентиль с цельным корпусом, то при наличии неисправностей устройство подлежит замене;
Основные элементы шарового вентиля

Основные элементы шарового вентиля

  1. запорный элемент – шар (2). В большинстве случаев шар изготавливается из латуни, так как этот материал считается более прочным и долговечным. Шар имеет проходное отверстие для жидкости (газа);
  2. между запорным элементом и корпусом установлены уплотнительные кольца (3), обеспечивающие герметичность устройства. Прокладки могут быть изготовлены из тефлона, фторопласта или резины. Наиболее прочными считаются тефлоновые уплотнители, которые практически не подвержены воздействию температуры и химической среды;
  3. к трубопроводу вентиль может присоединяться при помощи гаек (муфт), фланцев или сварки (4).

В бытовых трубопроводах чаще всего используется муфтовое соединение, а в промышленных – фланцевое. Приварные вентили в настоящее время используются крайне редко, так как требуют специального оборудования и определенных навыков при установке.

Вентиль с фланцевым соединением

Вентиль с фланцевым соединением

  1. запорный шар приводится в движение штоком (5), который соединен с управляющей ручкой (6). Между штоком и ручкой также устанавливаются уплотнительные элементы;
  2. ручка крепится к корпусу при помощи гайки (7).

Принцип действия вентиля шарового типа следующий. При повороте ручки, закрепленной на корпусе, вращается запорный элемент устройства – шар. Если проходное отверстие шара повернуть по направлению потока проходящего вещества, то вентиль будет открыт. Если проходное отверстие повернуть перпендикулярно потоку, то вентиль будет находиться в закрытом положении.

Принцип действия шарового вентиля

Принцип действия шарового вентиля

Устройство шарового крана, а также моменты, на которые необходимо обратить внимание при покупке изделия, подробно рассмотрены на видео.

Теперь разберемся, как устроен вентиль, оборудованный клапаном. Устройство состоит из следующих элементов:

  1. корпус вентиля (2), изготавливаемый из различных материалов, оборудован крышкой (3). Для герметичности между корпусом и крышкой установлена прокладка (12). Как правило, прокладка изготавливается из прочной резины, но может быть выполнена и из других материалов;
Основные рабочие элементы вентиля с клапанным запорным элементом

Основные рабочие элементы вентиля с клапанным запорным элементом

  1. в корпусе оборудовано седло (1) для клапана (6), который является запорным механизмом устройства. Для полного перекрытия потока и герметизации седло дополняется уплотнительной прокладкой (16);
  2. на нижней части клапана также располагается уплотнитель (15);
  3. к запорному клапану при помощи гайки (14) крепится втулка (7) и шпиндель (11);
  4. на корпусе шпинделя располагается резьба (4), которая служит для управления запорным конусом;
  5. шпиндель совмещен с маховиком (8), приводящим в движение клапан. Маховик закрепляется на корпусе устройства при помощи гайки (13);
  6. для герметичного соединения маховика и корпуса вентиля устанавливается сальник (10), фиксирующийся отдельной гайкой (5), дополненной уплотнительным кольцом (9).

Устройство задвижки обуславливает и принцип ее действия. При вращении маховика поступательными движениями вверх или вниз перемещается шпиндель, который опускает или поднимает клапан.

Принцип работы клапанного вентиля

Принцип работы клапанного вентиля

Клапанный вентиль может быть проходным (на рисунках выше) и угловым. Угловой вентиль рекомендуется устанавливать на сгибе трубопровода. Устройство и принцип действия углового вентиля практически не отличаются от проходного устройства. Основное отличие заключается в форме корпуса и расположении седла.

Устройство углового вентиля клапанного типа

Устройство углового вентиля клапанного типа

Виды и назначение запорной арматуры для труб

Шаровой и клапанный вентили имеют различное устройство и отличаются принципом работы. Однако оба вида изделий можно устанавливать на бытовые трубопроводы различного назначения.

Патрубки и корпус являются неразъемными элементами, потому что технология изготовления корпуса – литье.

Конструкция запорной арматуры фланцевого типа представляет собой изделие из металла, состоящее из литого корпуса с двумя патрубками, в который ввинчен корпус головки и втулка. В корпусе расположено пропускное отверстие. Внутри головки вентиля нарезана резьба и ввинчен регулировочный шток, на который сверху закреплён маховик, а снизу клапан с прокладкой.

Задвижки фланцевые бывают следующих типов:

  • поворотные, регулируются путём вращения штока;
  • выдвижные, при повороте штока в сторону закрытия он совершает вращательно-поступательное движение.

Материал корпуса и основных конструктивных элементов — чугун, сталь, латунь, а прокладок — резина, тефлон, фторопласт.

Конструктивные разновидности и монтаж запорных фланцевых вентилей

Основные характеристики запорной фланцевой арматуры:

  • диаметр внутреннего прохода — от 25 до 200 мм;
  • длина вентиля — от 120 до 600 мм, высота в закрытом положении — от 132 до 590 мм, а в открытом – от 143 до 685 мм;
  • диаметр маховика —от 80 до 400 мм;
  • температура перекачиваемой среды —от -40 0 С до 450 0 С;
  • предельно допустимое давление — до 40 бар;
  • соответствие классам герметичности (ГОСТ 9544-2005) – А, В, С;
  • наработка на отказ — до 1000 циклов;
  • срок эксплуатации — до 10 лет.
  • сжиженный или природный газ;
  • аммиак;
  • углекислота;
  • различные корродирующие вещества.

К существенному плюсу механизма из стали можно отнести небольшую массу, которой не могут похвастаться изделия из чугуна. Благодаря таким преимуществам требования к техническим параметрам системы трубопровода упрощаются в несколько раз, поскольку нет необходимости использовать в процессе монтажа дополнительные элементы и специальную арматуру.

Впрочем, существуют технологии, позволяющие использовать металлы, в состав которых не входят легирующие компоненты. Стальной фланцевый клапан достигает 100 мм в диаметре, поэтому его можно устанавливать даже в трубопроводах, где большой расход жидкости.

Существует два типа корпуса такой конструкции: угловой и проходной. Если участки магистрали являются прямолинейными, то специалисты рекомендуют отдавать предпочтение проходным вентилям, но их минус представлен высоким гидравлическим сопротивлением. Угловой трубопроводный вентиль используется в местах, где трубы соединяются перпендикулярно друг с другом.

Супер отопление
Adblock detector