Механические соединительные устройства

Механические соединительные устройства применяются в основном для соединения полиэтиленовых труб диаметром до 75 мм. На рынке имеется большое разнообразие таких устройств. Изготавливаются они обычно из латуни или пластмассы. Некоторые виды этих устройств снабжены внутренними уплотнительными прокладками или патрубками. Когда соединение стягивается и уплотняется, труба в соединительном устройстве сжимается за счет трения.

Соединение посредством муфты или раструба с внутренней кольцевой бороздкой одной трубы с ответным концом, выполненным в виде втулки с внешней кольцевой бороздкой для эластичного уплотнительного конца, другой трубы является наиболее широко применяемым методом соединения труб из ПВХ. Уплотнительные кольца обычно изготавливаются из синтетической резины, которая выпускается промышленностью в широком ассортименте. Выбор материала уплотнительных колец диктуется характером среды, которая должна транспортироваться по данному трубопроводу. При необходимости возможна также установка специальных фиксирующих соединительных устройств.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3

ВОДОПРОВОДНАЯ АРМАТУРА И ФАСОННЫЕ ЧАСТИ

Цель работы – ознакомиться с назначением и устройством арматуры и фасонными частями устанавливаемой на водопроводных сетях.

Материальное обеспечение: задвижки, краны, вентили, водоразборные колонки, пожарные гидран­ты, стендеры, противоударные и предохранительные клапаны, обратные клапаны, воздушные вантузы, компенсаторы, фитинги, чугунные фасонные части и контрольно-измерительная арматура.

Указания к выполнению работы

К запорно-регулирующей арматуре относятся задвижки, затворы, проходные краны, вентили. Задвижки по конструк­ции запоров (дисков) делят на параллельные и клиновые, по конструкции шпинделя — с выдвижным и не выдвижным шпинделем, по приводу — с механическим, электрическим и гидравлическим приводом.

Вентили и пробковые краны применяют для перекрытия трубопроводов небольших диаметров — до 50 мм. Вентили выпускаются с резьбовыми и фланцевыми соединениями. При изучении запорно-регулирующей арматуры необходимо про­извести по указанию преподавателя демонтаж и монтаж не­скольких задвижек, кранов, вентилей и изучить их конструкции.

Водоразборную арматуру представляют водоразборные колонки и пожарные гидранты, а также водоразборные кра­ны. Первые предназначены для разбора воды населением из внешней водопроводной сети, вторые — из внутренней водо­проводной сети. При освоении водоразборной арматуры необ­ходимо изучить устройство гидранта и колонки незамерзающего типа.

Предохранительную арматуру от гидравлических ударов и воздушных заторов представляют устройства противоудар­ные и предохранительные клапаны, воздушные колпаки, воз­душные вантузы и обратные клапаны.

Для уменьшения продольных усилий, возникающих при колебаниях температуры и других причинах, на водоводах ус­танавливают компенсаторы. Это устройства, которые позво­ляют перемещаться концам участков трубопровода без нару­шения его герметичности. Различают сальниковые, тарельча­тые и П-образные компенсаторы.

В ходе лабораторной работы необходимо изучить принцип действия указанной арматуры, места их установки на водоводах.

К контрольно-измерительной арматуре относятся вакуум­метры, манометры, водосчетчики (водомеры), расходомеры и уровнемеры. Необходимо произвести демонтаж и монтаж ос­новных частей пропеллерного водомера.

При изучении фасонных частей и фитингов необходимо освоить назначение каждого элемента и иметь в виду, что фитинги применяются для стальных труб диаметром менее 50 мм, а фасонные части — для различных труб диаметром более 50 мм.

При выполнении лабораторной работы изучить условные обозначения фасонных частей и арматуры, что необходимо для составления деталировки разводящей водопроводной сети.

Для управления движением воды в системах водоснабжения, защиты трубопроводов от большого давления или вакуума, а так же для разбора воды из сети применяют различную водопроводную арматуру.

По способу присоединения к трубопроводам арматура разделяется на муфтовую, цапковую и фланцевую.

По назначению арматура делится на запорную (вентили, пробочные краны, задвижки), регулирующую, предохранительную (компенсаторы, предохранительные, обратные и редукционные клапаны, воздушные вантузы, выпуски) и водоразборную (уличные водоразборные колонки и пожарные гидранты).

Арматура может предназначаться только для одной среды (воды, пара, газа) или быть универсальной. Она в зависимости от назначения и условий эксплуатации изготавливается из серого и ковкого чугуна, стали, бронзы, латуни, пластмассы.

Запорная арматура

Вентили

Вентили (рис.3.1) применяют для перекрытия трубопроводов небольших и средних диаметров (до 200 мм) главным образом при монтаже внутренних водопроводов. В отличие от задвижек проходное отверстие у вентилей закрывается клапаном (золотником), свободно насаженным на конец шпинделя. Для уменьшения усилия открытия вентиля его устанавливают так, чтобы вода не прижимала своим давлением золотник к гнезду. Правильное направление воды через вентиль указывают на его корпусе стрелкой. При неправильной установке возможен отрыв золотника от шпинделя. Вентили бывают чугунные, стальные, бронзовые и т.д. выпускают муфтовые вентили (для соединения на резьбе) и фланцевые.

Рабочий орган вентиля (рис. 3.1)—клапан — пере­мещается перпендикулярно к уплотнительной поверхно­сти в корпусе — седлу. При открывании вентиля клапан отрывается от седла без скольжения, благодаря чему исключается задирание уплотнительных поверхностей за­твора, которое может иметь место в задвижках.

В отличие от кранов и задвижек вентили имеют по­вышенное гидравлическое сопротивление, так как потоку среды приходится менять свое направление(рис. 3.1,а). Для уменьшения гидравлического сопротивления иногда применяются прямоточные вентили (рис. 3.1, б), у ко­торых золотник в открытом положении не мешает про­ходу среды.

У рассмотренных вентилей имеются и другие конст­руктивные различия: в вентиле, изображенном на рис. 3.1,а, крышка 2крепится к корпусу 1 на резьбе, причем резьба шпинделя соприкасается со средой, под­тяжка сальника выполняется натяжной гайкой 6. У пря­моточного вентиля (рис. 3.1,б) крышка 2 крепится к корпусу 1 на шпильках, резьба шпинделя находится вне рабочей среды, подтяжка сальника производится под­тяжкой откидных болтов, крепящих грундбуксу 5.

а	б
в	г
Рис. 3.1. Запорные вентили. а — тип 15ч9бр; б — прямоточный, тип 15с58нж; в — сильфонный, тип 15кч5р; г - вентиль запорный, тип Т-12б, с внутренней разгрузкой; 1 — корпус; 2 — крышка; 3 — шпиндель (шток); 4 — золотник (затвор, клапан); 5 — грундбукса (втулка сальника); 6 — натяжная гайка; 7—сальниковая набивка; 8 — маховик; 9 — уплотнительное кольцо на седле; 10 — прокладка; 11 — сильфон.

На рис. 3.1,в изображен вентиль, в котором проход среды через крышку закрывает сильфон 11, представля­ющий собой гофрированную втулку, один конец которой плотно прикреплен к золотнику 4, а другой — к крышке 2. Уплотнение с помощью сильфона обеспечивает боль­шую плотность, чем сальник с набивкой и применяется на трубопроводах, находящихся под разрежением (ва­куумом), чтобы не допустить срыва вакуума из-за присоса в трубопровод наружного воздуха или на тру­бопроводах с агрессивной средой, не допускающей утечек.

Для облегчения открытия вентиля в некоторых кон­струкциях в основном клапане предусмотрен встроенный разгрузочный клапан (рис. 3.1, г). При открытии вентиля шпиндель 1 поднимает сначала разгрузочный клапан 2, открывая проход 3. Среда через отверстия 4 в основном клапане заполняет весь корпус, благодаря чему умень­шается усилие для подъема клапана. При дальнейшем перемещении шпинделя кверху поднимается основной клапан 5, отрывается от седла 6 и открывает основной проход для среды.

Регулирующие вентили по конструкции аналогичны запорным и отличаются от них только формой клапана, которые для обеспечения плавного регулирования ко­личества протекающей сре­ды выпол­нены в виде профилиро­ванной иглы обтекаемой формы и составляют со шпинделем одно целое. Резь­ба на шпинделе выполняет­ся с мелким шагом.

Задвижки

Задвижки служат для частичного или полного закрытия трубопровода. Проход задвижки перекрывают запорными дисками, управляемыми винтовым шпинделем.

а	б	в
Рис. 3.2. Фланцевые задвижки. а — клиновая, тип 30нж20бк, с выдвижным шпинделем; б — параллельная, тип 30ч6бр, с выдвижным шпинделем: в — клиновая, тип 30ч925бр, с невыдвижным шпинделем с электроприводом; 1 — корпус; 2 —крышка; 3 — клин (затвор); 4 — диск (тарелка); 5 — шпиндель; 6 — гайка шпинделя; 7—маховик; 8 — сальниковая набивка; 9 — грундбукса; 10 — стойка; 11 — распорный клин; 12 — уплотнительное кольцо: 13 — электродвигатель.

Задвижки по конструкции запоров дисков делят на параллельные и клиновые, а по конструкции шпинделя – с выдвижным и не выдвижным шпинделем.

В параллельных (шиберных) задвижках (рис.3.2, а) проход перекрывается двумя дисками, которые при полном закрытии отверстия раздвигаются в стороны опорным клином и уплотняют зазоры.

У клиновых (клинкерных) задвижек (рис.3.2 б, в) уплотнительные кольца располагаются под углом друг к другу, и затвор имеет форму клина, чем обеспечивается уплотнение прохода за счет клинообразной формы запорного диска. Задвижки с не выдвижным шпинделем применяют в стесненных помещениях и колодцах.

Задвижки рекомендуют устанавливать на кольцевых трубопроводах и в других случаях, где возможно двухстороннее движение.

Затворы

Для перекрытия труб применяют также поворотные затворы, проход в которых закрывается при повороте диска на 90˚. Для автоматического управления и облегчения манипуляций применяют задвижки и затворы с электрическим или гидравлическим приводом.

Преимущества: незначительное гидравлическое сопротивление в открытом положении; возможность переменного направления движения рабочей среды.

Недостатки: трудность ремонта изношенных уплотнительных поверхностей затора при эксплуатации; возможность гидравлического удара в конце хода запорных дисков.

Дисковые поворотные затворы благодаря ряду их преимуществ по сравнению с задвижками: они легче, имеют меньшие габаритные размеры и стоимость. На рис. 3.3 схематически показано устройство дискового поворотного за­твора с электроприводом.

а

б

Рис.3.3. Дисковый поворотный затвор: 1 – корпус затвора; 2 – электродвигатель; 3 – передача; 4 – поворотный диск.

Для открывания затвора диск поворачивается на 90° и плоскость его устанавливается параллельно оси трубы. Пово­ротные дисковые затворы изготовляются промышленностью для труб диаметром от 400 до 1600 мм (на давление в сети 1 МПа).

Пробочные краны

Пробочные краны служат для прекращения подачи рабочей среды. По форме рабочего органа (пробки) пробочные краны бывают трех типов: конусные, цилиндрические и шаровые.

В санитарно – технических системах используют конусные и шаровые пробочные краны.

Шаровые пробочные краны используют только как проходные.

Пробочные краны изготавливают из чугуна, латуни и стали.

Пробочные краны состоят из корпуса, в котором помещена плотно притертая к стенам корпуса пробка с отверстием. При повороте пробки на 90°, продольная ось отверстия устанавливается перпендикулярно потоку и подача воды прекращается. При больших давлениях и расходах, быстрое закрытие пробочного крана вызывает резкое повышение давления в сети (гидравлический удар), нарушающее прочность соединений трубопроводов, поэтому используется в системах, где давление не превышает 0,1 МПа.

Регулирующая арматура

Регулирующая арматура поддерживает в сети расход или давление на уровне, обеспечивающем работу системы в оптимальном режиме. К регулирующей арматуре относятся регуляторы давления и расхода воды, также используют запорные вентили и диафрагмы, установленные перед водозаборной арматурой, на разводках, у основания стояков и на магистралях. Регулирующая арматура изготавливается из тех же материалов, что и запорная.

Регуляторы давления

Поддерживают постоянное давление в системе независимо от расхода. Изготавливают d_у = 40 – 150 мм и p_у = 1,5 МПа (15 кгс/см²) с различными мембранными механизмами. Регулятор работает следующим образом: при некотором расходе воды в сети перемещение грузов задается требуемое давление и клапаны устанавливаются в определенном положении. При увеличении разбора воды из регулируемой сети возрастают потери давления в регуляторе. Если в этот момент давление в сети до регулятора остается неизменным, то в сети после регулятора оно оказывается меньше заданного. Последнее влечет за собой снижение давления в полости над мембраной и перемещение мембраны, штока и клапанов вверх, что увеличивает площадь проходного сечения между седлами и клапанами и снижает потери давления в регуляторе. Это происходит до тех пор, пока не восстановится равновесие сил, и давление в регулируемой сети не окажется равным заданному. При уменьшении расхода воды и колебании давления на входе, регулятор работает аналогично.