Задвижки, поворотные затворы и клапаны
Задвижки чугунные и стальные на трубопроводах водоснабжения и канализации используются для выключения отдельных участков в случаях аварии или на время ремонта. Изменяя степень открытия задвижек, можно также регулировать расход воды.
По конструкции запорного органа задвижки подразделяются на параллельные и клиновые. В параллельных задвижках проход корпуса перекрывается двумя подвижно соединенными между собой дисками, которые раздвигаются одним или двумя расположенными между ними клиньями. Уплотняющие кольца корпуса и дисков расположены параллельно друг другу и перпендикулярно оси задвижки.
В клиновых задвижках проход корпуса перекрывается одним клинообразным круглым диском (клинкетом), который помещается в гнезде между наклонными уплотняющими кольцами корпуса. В параллельных задвижках уплотняющие кольца обрабатываются проще и легче, чем в клиновых. В последних износ уплотняющих колец происходит быстрее; при редком пользовании задвижкой запорный орган заклинивается и приходится применять большие усилия при открытии. В связи с этим параллельные задвижки предпочтительнее клиновых.
Задвижки обоих видов изготовляются с выдвижным или невыдвижным (вращаемым) шпинделем. В первом случае при открытии и закрытии задвижки шпиндель совершает поступательное или врашательно-поступательное движение, во втором — только вращательное. У задвижки с выдвижным шпинделем можно производить очистку и смазку его резьбы, однако такие задвижки имеют большую высоту, а при устройстве хозяйственно-питьевых водопроводов выдвигающийся шпиндель нежелателен по санитарным соображениям.
Закрытие задвижек, как правило, происходит при вращении шпинделя по часовой стрелке. Шпиндели у малых задвижек и при малых давлениях приводятся во вращение вручную маховиком или ключом с квадратным отверстием. Для задвижек больших диаметров и задвижек, работающих под большими давлениями,- применяется редуктор с червячной или конической передачей.
Для уравновешивания давления по обе стороны корпуса у крупных задвижек, а также у малых при больших давлениях применяют обводной трубопровод (байпас) меньшего диаметра, снабженный задвижкой. Это позволяет операции по закрытию и открытию производить быстрее и с меньшими усилиями.
Задвижки, как правило, устанавливаются в помещениях, доступных для управления, осмотра и ремонта (в насосных станциях, камерах, колодцах и т. д.).
Определенный интерес представляет бесколодезная установка задвижек с ручным управлением на водопроводных сетях, однако при такой установке задвижек предъявляются повышенные требования к их качеству, монтажу, а также к сальниковым уплотнениям. Если по условиям эксплуатации задвижку приходится часто открывать и закрывать, то при дистанционном и автоматическом управлении задвижками применяется электрический или гидравлический привод.
Строительные длины задвижек, а также размеры их присоединительных фланцев регламентированы стандартами.
Задвижки с ручным приводом параллельные с выдвижным шпинделем состоят из следующих основных частей: корпуса, крышки с сальником, запорного диска, шпинделя с маховиком и клина. Шпиндель в этих задвижках совершает поступательное движение и при вращении маховика в зависимости от направления вращения перемещается вверх или вниз. Задвижки устанавливаются на трубопроводе в любом рабочем положении, кроме положения «маховиком вниз». Необходимо учитывать, что в задвижках с выдвижным шпинделем последний вывертывается наружу примерно на величину диаметра задвижки, поэтому по подъему шпинделя можно судить о степени открытия задвижки. Изготовляются задвижки диаметрами 50—400 мм на давление 1 МПа.
Задвижки с ручным приводом параллельные с невыдвижным шпинделем. Шпиндель в этих задвижках совершает только вращательное движение от маховика, насаженного на верхний конец шпинделя. Шпиндель при подъеме дисков остается на месте, а вся запорная часть задвижки по резьбе шпинделя поднимается в крышку. Для определения величины открытия задвижек предусматривается указательный механизм, передающий вращательное движение шпинделя на особый диск с делениями и стрелкой. Задвижки устанавливаются на трубопроводе в любом рабочем положении. Изготовляются задвижки диаметрами 500—800 мм на давление 1 МПа.
Задвижки с ручным приводом клиновые с выдвижным и невыдвижным шпинделем. Затвор задвижки с выдвижным шпинделем двухдисковый клиновой. При закрытии затвора диски плотно прилегают к уплотнительным поверхностям корпуса. При открытии задвижек с невыдвижным шпинделем клип поднимается и располагается в крышке. Изготовляются задвижки на давление 2,5—6,4 МПа. В связи со значительным рабочим давлением для уменьшения усилия при открытии задвижки диаметром 500—800 мм изготовляются с обводом.
Задвижки с электрическим приводом. Для закрытия или открытия крупных задвижек вручную требуются десятки минут, а то и часы. При применении электропривода на эти же операции в зависимости от диаметра задвижки уходит 1—6 мин. Электрифицированные задвижки так же, как и задвижки с ручным приводом, по конструкции запорного устройства подразделяются на параллельные и клиновые. Задвижки обоих видов изготовляются с выдвижным и невыдвижным шпинделем.
У большинства задвижек с электроприводом форма корпуса, конструкция, устройство запорной части, а также размеры фланцев и присоединительные размеры аналогичны таковым у задвижек с ручным приводом. По специальному требованию задвижки с электроприводом могут выпускаться во взрывозащищенном исполнении и с обводами.
Задвижки с гидравлическим приводом используются в тех случаях, когда по какой-либо причине невозможно применить электрифицированные задвижки (взрывоопасная среда, повышенная влажность и др.). По конструкции запорной части задвижки являются параллельными с выдвижным шпинделем.
Гидравлический привод задвижки состоит из стального цилиндра, присоединенного к корпусу задвижки. В цилиндре двигается поршень, прикрепленный к шпинделю, который проходит через корпус задвижки и крышку цилиндра и имеет сальниковые уплотнения. Воду для гидравлического привода обычно подают из напорного трубопровода или от собственной насосной установки.
Управление гидравлической задвижкой производится с помощью распределительного четырехходового крана, две трубки которого соединены с полостью цилиндра сверху и снизу поршня, третья трубка подводит напорную воду к распределительному крану, а четвертая отводит отработанную в приводе воду в сток. При открытии задвижки вода под напором подается под поршень, а при закрытии — в верхнюю часть цилиндра.
Поворотные дисковые затворы. Основными частями дискового поворотного затвора являются диск, вращающийся на валу, жестко связанном с рычагом. Поворот системы диск — ось — рычаг производится шпинделем, который связан с рычагом шарнирно. Вращательное движение вала электропривода или ручного штурвала с помощью бугельного узла преобразуется в поступательное движение шпинделя. Уплотнение осуществляется с помощью резинового кольца, заложенного в канавку по окружности диска. Резиновое кольцо прикреплено к диску прижимным кольцом. В закрытом положении уплотнительное кольцо прижато к седлу корпуса затвора.
Рабочее положение затвора — полностью открыт (в это время плоскость диска параллельна потоку жидкости) или полностью закрыт. Выключение электропривода при достижении диском крайних положений осуществляется концевыми выключателями, расположенными в коробке.
Благодаря ряду преимуществ по сравнению с задвижками поворотные дисковые затворы получают все большее распространение. Они имеют меньшие габариты, в 1,5—2 раза легче задвижек, обеспечивают плотное перекрытие трубопроводов. К недостаткам дисковых затворов можно отнести несколько большую по сравнению с задвижкой потерю напора и неудобства при прочистке трубопроводов.
Клапаны приемные используются в насосных установках для предотвращения обратного потока жидкости при заполнении насоса водой перед пуском, иногда во избежание опорожнения напорного водовода через насос, а также для предохранения насоса от попадания в него крупных твердых тел.
Чугунный обратный приемный клапан с сеткой, применяемый на трубопроводах для воды на давление до 0,25 МПа, состоит из корпуса, сетки (съемной), тарелки клапана и приспособления для ограничения подъема тарелки. Со всасывающей трубой приемный клапан соединяется фланцем. Клапаны изготовляются с одной захлопкой, на Dy = 250 и 300 мм — с двумя захлопками и на Dу = 400 мм — с четырьмя захлопками. Клапан устанавливается сеткой вниз.
Для уменьшения потерь напора во всасывающей линии и приемном клапане по рекомендации насосных заводов диаметры всасывающей линии и клапана обычно принимают больше диаметра патрубка насоса.
Приемные клапаны имеют следующие недостатки: требуют ухода при эксплуатации (очистка, ремонт) и значительно увеличивают сопротивление при всасывании. Установка приемных обратных клапанов в насосных станциях третьей категории допускается на всасывающих линиях диаметром до 200 мм.
Клапаны обратные поворотные применяются на насосных станциях для того, чтобы после остановки насоса воспрепятствовать обратному току через него воды, находящейся в напорном трубопроводе. Обратный ток воды может вызвать нежелательные последствия: опорожнение напорных водоводов через насос и обратное вращение насоса (последний будет работать как водяная турбина, а электродвигатель превратится в генератор, работающий без нагрузки), опасное для насоса и электродвигателя.
Закрытие обратного клапана на насосной станции при внезапной остановке насоса вызывает гидравлический удар в напорном трубопроводе, от действия которого иногда может быть поврежден этот клапан или какой-либо участок водовода. Поэтому водоводы должны проверяться на возможное возникновение гидравлического удара при внезапной остановке насосной станции, и при необходимости должны приниматься соответствующие предохранительные меры.
Обратные клапаны устанавливаются также на напорных водоводах около насосных станций для предохранения их от затопления (при разрушении обратных клапанов, установленных в насосной станции).
По рекомендации ВНИИ ВОДГЕО, обратные клапаны нашли применение в качестве предохранительных устройств от действия гидравлического удара. Они используются как отсекающая арматура при разделении длинных водоводов на отдельные участки, а также на водоводах в местах разрыва сплошности потока для впуска и защемления воздуха. Обратный клапан поворотный - типа «захлопка» на давление Ру=1 МПа однодисковый состоит из корпуса, тарелки клапана и крышки корпуса. Тарелка клапана монтируется через отверстие в верхней части корпуса, закрываемое крышкой. Тарелка клапана с помощью рычага шарнирно соединяется с горловиной корпуса.
Обратный клапан поворотный типа «безударный» на давление ру=1,6 МПа. В последние годы промышленностью вместо обычных клапанов типа «захлопка» как однодио ковых, так и многодисковых, не оправдавших себя в эксплуатации, выпускаются так называемые «безударные» клапаны. В этой конструкции диск клапана устанавливается на осях, укрепленных на приливах внутри корпуса. В связи с тем, что ось диска несколько смещена относительно середины корпуса, посадка диска на седло клапана значительно смягчается. Клапан открывается в результате поворота диска при подаче воды под давлением, после чего диск удерживается в открытом положении подъемной силой, возникающей от скоростного напора потока. Рабочая среда подается под за хлопку.