Конструктивные разновидности и монтаж запорных фланцевых вентилей

Автор статьи: Александр Бурлаков (vseotrube.ru)

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.

Классификация арматуры по конструктивному исполнению

Выпускается несколько разновидностей трубопроводной арматуры, различающихся формой запорного и регулирующего органа и его принципом работы:

• вентили;
• задвижки;
• затворы;
• краны;
• клапаны.

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.

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.

Краны

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.

Для обеспечения высокого уровня герметичности используется смазка, которой заполняют микроскопические зазоры между плоскостями корпуса и пробки.

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.

Классификация по способу соединения с рабочим процессом

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.

В конструкцию фланцевого соединения входят два фланца, закреплённых болтами, и прокладка между ними, обеспечивающая герметичность.

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:

• шип и паз;
• выступ и впадину;

или быть:

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

Фланцы с шипом и пазом

Уплотнительные поверхности у изделий этого типа должны совпадать. Один фланец изготавливается с выступающим кольцом (шип), а ответный в аналогично расположенном месте имеет проточенный паз. Соединение герметизируется прокладкой, которая должна соответствовать высоте паза или быть чуть меньше, и не превышать его ширину более чем на 1/16.

Изделия с уплотнительной поверхностью, имеющей выступ или впадину

Фланцы данного типа также совпадают. У одной детали на поверхности есть область, выходящая за пределы её плоскости (папа).

У ответного фланца в уплотнительной поверхности имеется соответствующая впадина (мама), расточенная на глубину равную или меньшую размера высоты выступающий части.

Плоская поверхность изделий с соединительным выступом

У плоских фланцев с выступом уплотнительная поверхность плоская, прокладка выступает над поверхностью болтового соединения на 1/16 или ¼. Уплотнитель имеет форму кольца и полностью утоплен в болтовое соединение.

Фланцы с плоской приварной поверхностью без выступа

Плоский приварной фланец без выступа имеет наиболее простую конструкцию, изготавливается из стали марок ВСТ3СП2 и ВСТ3СП3 листовой формы и применяется для соединения элементов трубопроводных линий на условное давление от 1 до 25 кгс/см².

При монтаже изделие накручивается на конец трубы и приваривается двумя сварными швами по всей длине окружности трубы.

Конструктивные разновидности и принцип работы вентилей

Конструктивно вентиль представляет собой цельный литой или сварной корпус с крышкой и перегородкой посередине. В полости корпуса расположен затворный орган, состоящий из неподвижного элемента — седла и подвижной детали — золотника. Седло находится в средней части перегородки, оснащено пропускным отверстием.

Золотник крепится к шпинделю, проходящему через уплотнитель сальникового или сильфонного типа и крышку к штурвалу. Штурвал может управляться вручную или с помощью электропривода. Для присоединения к линии трубопровода в корпусе имеются входной и выходной патрубки.

В основе его принципа работы лежит передача крутящего момента от штурвала через шпиндель золотнику. Золотник, совершая поступательные движения, доходит до крайнего нижнего положения, где плотно прижимается к седлу и полностью останавливает движение среды.

По конструкции запорного органа вентили различаются на:

1. шаровые поворотные — в них вместо золотника и седла в качестве запорного органа используется седловина с закреплённым в ней затвором в форме шара, имеющего сквозной проход для среды. Шар свободно вращается вокруг своей оси, изменяя положение этого отверстия для пропуска, перекрытия или регулировки интенсивности движения потока рабочего вещества;
2. клиновые — у подвижной детали затвора предусмотрена форма в виде зауженной с одной стороны пластины (клина). Клин перекрывает седло в горизонтальной плоскости параллельно ходу транспортируемого вещества, заставляя его поток совершать двойной изгиб под углом 90º.

Вентили с электрическим приводом

Вентили, оснащённые электроприводом, устанавливаются в системах водоподготовки плавательных бассейнов. При подаче напряжения электрофицированный вентиль срабатывает на открытие или закрытие пропускного отверстия, осуществляет регулировку потока воды, управляет в автоматизированном режиме процессом наполнения и долива воды бассейна.

При отсутствии электроэнергии вентиль может управляться вручную.

Технология изготовления и группы применяемых материалов

Для изготовления узлов и деталей, входящих в состав вентиля, используются различные материалы, которые условно подразделяются на 4 группы:

1. Материалы для изготовления корпуса. Они должны обладать хорошими литейными свойствами, достаточным уровнем прочности и коррозионной стойкостью, подлежать механическим видам обработки. В основном корпус вентиля изготавливается по технологии литья.
2. Материалы для герметизации мест прохода шпинделя через крышку. Прокладки должны быть упругими, термостойкими, влагостойкими, долговечными и недорогими изделиями.
3. Уплотнители в области седла и затвора. Материал для их изготовления также должен обладать упругостью, износостойкостью антифрикционными свойствами.
4. Смазочные материалы, позволяющие снизить коэффициент трения в подвижных узлах вентиля.

В качестве корпусных материалов при изготовлении вентиля чаще всего используют:

• латунь. Это пластичный металл желтого цвета, легко поддающийся механической обработке(шлифовка, полировка и т.д.). Представляет собой сплав чистой меди с небольшим количеством примесей. Из легирующих элементов сплавов можно выделить цинк и олово, которые повышают антикоррозийные свойства и теплопроводность материала. Латунные вентили одни из самых надёжных в работе моделей, но дорогие по цене ;
• чугун. Тяжёлый металл серого цвета, обладающий высокой прочностью, коррозионной стойкостью. Чугунные вентили недорогие, выдерживают температуру среды до 200º, но мало устойчивы к динамическим нагрузкам, поэтому легко могут треснуть от сильного удара по корпусу.
• сталь. Достаточно пластичный материал, легко поддаётся обработке. Корпус стальной арматуры устойчив к механическим воздействиям и сильным ударам. Изделия, для изготовления которых использована высоколегированная сталь (нержавейка) кроме высокой прочности обладают абсолютной устойчивостью к любого вида коррозионных процессов, стойкостью к воздействию высоких температур, долговечностью.

Назначение и применение запорных фланцевых вентилей

Вентиль фланцевый из стали или чугуна в основном применяется для включения потока среды или полного его отключения во время проведения ремонтных работ, переключения отдельных линий и оборудования. Рабочей средой может быть любая жидкость, пар и газообразное вещество.

К преимуществам запорных вентилей можно отнести:

• небольшие геометрические параметры;
• небольшое гидравлическое сопротивление;
• отсутствие застойных зон.

Недостатками являются:

• необходимость в регулярном техобслуживании;
• ограничение в применении по уровню давления в системе;
• низкую износостойкость мест соединения корпуса с трубопроводом.