В технике (двигателях внутреннего сгорания, насосах, компрессорах и пр.) клапаном принято называть диск, снабженный штоком, скользящим в направляющем отверстии, предназначенный для перекрывания потока среды путем перемещения клапана вдоль оси и посадки eгo на седло. В арматуростроении клапаном называют все устройство (затвор), служащее для перекрывания потока в трубопроводе с помощью диска — тарелки клапана, при поступательном движении шпинделя штока вдоль оси потока, перпендикулярно к плоскости седла.
Поступательное движение шпинделя обеспечивает простоту конструкции и возможность быстрого перемещения тарелки клапана, но требует значительных усилий для управления клапаном и дополнительных устройств для фиксации тарелки в нужном положении. Вентиль представляет собой клапан со шпинделем, ввинчиваемым в резьбу неподвижной ходовой гайки, расположенной в крышке или бугеле. Применение резьбы, обладающей свойствами самоторможения, позволяет оставлять тарелку клапана в любом положении с уверенностью, что это положение сохранится, и не будет самопроизвольно изменяться под действием давления среды. Использование резьбы позволяет применять малые усилия на маховике для управления вентилем. Вентиль отличается простотой конструкции и создает хорошие условия для обеспечения надежной плотности при закрытом положении затвора. В силу этих причин вентили получили очень широкое распространение, главным образом в запорной арматуре.
Вентили в промышленности наиболее широко используются на трубопроводах малого диаметра и по мере увеличения условного диаметра трубопровода, начиная с Dy = 50 мм, уступают место задвижкам. Так, уже при диаметрах Dy = 200...250 мм вентили используются редко. При больших диаметрах трубопроводов (свыше Dу = 250 мм) вентили, как правило, не применяются. Это объясняется тем, что тарелка вентиля воспринимает на себя и передает полностью на шпиндель усилие, создаваемое давлением среды на площадь тарелки. При больших диаметрах прохода и высоких давлениях усилие на шпинделе возрастает настолько, что вентиль становится трудноуправляемым. Помимо этого, вентили запорные обычной конструкции имеют, как правило, высокий коэффициент гидравлического сопротивления (ζ = 3..5 и более). При больших диаметрах прохода применение вентилей создает большие потери энергии в связи с большим транспортируемой по трубопроводу среды и вызывает излишние расходы из-за необходимости соответственно повышать начальное давление в системе.
Положительным качеством вентиля является сравнительно небольшой ход тарелки, необходимый для полного открытия вентиля. Для этой цели тарелку вентиля достаточно поднять на 1/4 диаметра отверстия в седле, тогда как для открытия задвижки необходимо клин или диск переместить на величину, равную диаметру отверстия, т. е. в четыре раза больше. Поэтому вентиль имеет значительно меньшую габаритную высоту, чем задвижка того же диаметра прохода, но строительная длина его (расстояние между наружными торцами проходных фланцев вентиля) больше, чем в задвижке, причем с увеличением диаметра прохода эта разница увеличивается.
По месту расположения вентиля на трубопроводе различают проходные (рис. 3а) и угловые (рис. 3б) вентили. Первые устанавливаются на горизонтальном или вертикальном участке трубопровода, вторые на месте поворота трубопровода. Угловые вентили имеют меньшее гидравлическое сопротивление, однако область их применения ограничена поворотными участками трубопровода. Прямоточные вентили (рис. 4), шпиндель которых расположен под углом к оси прохода, имеют относительно малое сопротивление, но ход шпинделя для полного открывания вентиля значительно больше, чем в обычных.
Как правило, вентили конструируются и устанавливаются так, чтоб движение среды происходило «под клапан», т. е. Навстречу движению тарелки клапана при закрывании (рис. 3а). Обратное движение среды, т. е. «на клапан», осуществляется редко и применяется главным образом в вентилях большого диаметра прохода, для; неответственных установок, с целью разгрузить шпиндель от больших продольных усилий сжатия. В связи с возможным несовпадением центра приложения гидродинамического давления среды на тарелку с точкой соприкосновения ее со шпинделем могут возникнуть напряжения изгиба в шпинделе, которые при больших диаметрах тарелки достигнут значительной величины. Серьезным недостатком конструкции вентиля с подачей среды «на клапан» является также, то обстоятельство, что здесь сальник все время находится под действием давления среды даже при закрытом положении вентиля.
Вентили большого диаметра прохода снабжаются внутренним (рис. 3б) или наружным (рис. 5б) обводом для того, чтобы по возможности выровнять давление по обе стороны тарелки и этим снизить необходимое усилие для открывания вентиля. Таким путем также уменьшается вероятность возникновения гидравлического удара в системе. Внутренний обвод создается с помощью вспомогательного клапана, устанавливаемого на тарелке вентиля. В больших вентилях среда подается «на клапан», и перепад давлений прижимает тарелку к седлу. При подъеме шпинделя Сначала открывается вспомогательный клапан обвода, а тарелка вентиля остается прижатой к седлу (рис. 5а). После того, как давление за вентилем выровняется с давлением до вентиля до нужной величины, производят дальнейший подъем тарелки вен- тиля и открывают основной проход. Наружный обвод создается вспомогательным вентилем, соединяющим обе полости главного вентиля (рис. 5б). Выравнивание давления осуществляется открытием вспомогательного вентиля.
По расположению ходовой резьбы можно выделить вентили с внутренней и наружной резьбой. В вентилях с внутренней резьбой она выполняется непосредственно в крышке до сальника, и работа резьбового соединения происходит при соприкосновении с рабочей средой (рис. 6, а и б), так как сальник расположен выше резьбы. Такие конструкции обычно применяются для небольших диаметров прохода, если среда не имеет коррозионных свойств, ядовитых и агрессивных компонентов и если вентиль не работает при высокой температуре или высоком давлении. Вентили с наружной резьбой (рис. 3 и 4) применяются во всех ответственных случаях. Такая конструкция облегчает уход, смазку и ремонт резьбового соединения.
Вентили можно разделить на сальниковые (рис. 3-6) и сильфонные (рис. 7). В последних сальниковые устройства, обеспечивающие плотность подвижного соединения шпиндель — крышка, заменены сильфонными. Благодаря наличию сильфона (в пределах срока его работы) исключаются какие бы то ни было протечки между шпинделем и крышкой. Сильфонные вентили используются лишь в случае особой необходимости, так как срок работы сильфона ограничен, а замена сильфона представляет собой сложную операцию.
Напомним, что вентилями (рис. 25), называются отворотные и закрывающие воду устройства для горячей и холодной воды. Есть два основных вентиля, могут быть и дополнительные, которые отвечают за подачу воды в отдельную водопроводную точку. Самой серьезной неполадкой является срыв резьбы вентиля в результате неосторожного обращения и отсутствия профилактических процедур по его очистке, смазке, покраске или же, что еще хуже, - его прирастание к трубе, на которой он установлен. Последнее чревато срубкой вентиля или отпиливанием его вместе с куском трубы, возможными сварочными работами, нарезанием резьбы, приобретением и последующей установкой нового вентиля. Чтобы избежать всех этих неприятностей, хоть изредка обращайте внимание на состояние вентилей.
Рис. 25. Устройство обычного вентиля
Устройство обычного вентиля:
- - седло корпуса вентиля
- - корпус вентиля
- - крышка корпуса вентиля
- - резьба шпинделя
- - гайка сальника
- - клапан
- - втулка клапана
- - маховичок
- - прокладка гайки сальника
- - сальник
- - шпиндель
- - прокладка крышки корпуса
- - гайка крепления маховичка
- - гайка крепления клапана
- - прокладка клапана
- - прокладка седла
.
Обычно ремонт вентиля вызывает у начинающего большие психологические затруднения, чем, скажем, ремонт крана или даже разбор сифона. Мотивы здесь понятны: неопытный человек боится повредить устройство окончательно и устроить в своей квартире маленький, но постоянный водопад со всеми вытекающими последствиями в самом прямом смысле этого выражения. На самом же деле ремонт вентиля проще, чем ремонт того же крана, поскольку немного проще его устройство, ориентированное в первую очередь на надежность перекрытия воды внутри трубы.
Он не имеет довольно хрупких хромированных или керамических внутренних частей, как кран, отчего замена поврежденной прокладки в вентиле не требует особых мер предосторожности, хотя разбирать устройство с помощью плоскогубцев строжайше не рекомендуется. Не раз и не два приходилось видеть удручающую картину такого способа разбора водопроводных устройств. Захватил лихой сантехник гайку накидную и рванул ее что было силы вниз - резьбе конец. Теперь в лучшем случае придется нарезать новую резьбу, а чаще всего потребуется полная замена детали. Никогда так не делайте. Если нет инструмента - пойдите и купите; нет денег на это - обратитесь к соседу или знакомому и одолжите у него разводной и гаечный ключ на пару дней. Вряд ли вам откажут. В крайнем случае вызовите сантехника, это лучше, чем устраивать капитальный ремонт, для которого не хватает ни времени, ни опыта.
Уже то, что с водозапорного устройства слетела часть краски, - хороший повод им заняться: счистить всю шелушащуюся краску, осмотреть поверхность металла, произвести грунтовку с помощью олифы. Надо иметь в виду, что съем вентиля - процедура не самая желательная: вам придется на время ремонта оставить без воды весь свой подъезд или дом. Ведь снимать основной вентиль подачи горячей или холодной воды можно, лишь перекрыв воду в подвале. При необходимости, конечно, придется сделать и это. Например, в случае серьезного засорения водопровода. Для его устранения пользуйтесь длинной проволокой. Действовать нужно аккуратно, чтобы не повредить сам вентиль. Кстати, при возникновении засорения не спешите перекрывать воду в подвале и разбирать вентиль.
Попробуйте устранить неполадку таким образом: откройте краны в кухне и в ванной на полную силу, так же - и отдельный вентиль, подающий воду в сливной бачок. После этого несколько раз быстро закройте и сразу быстро откройте вентиль. Напор подаваемой воды усилится благодаря этому, как если бы вы пережимали конец резинового шланга, подающего воду, а потом отпускали его. В результате резкого усиления напора, у которого возникает "пробивающая способность", незначительное засорение обязательно устранится.
Как вы уже знаете, вентиль, как и все крановые устройства, имеет прокладки и сальник. Это видно и на предыдущем рисунке. В сущности, вентиль - тот же кран, но только внутреннего характера, он подает и перекрывает воду не снаружи - в кухонной мойке или ванной, а внутри самого водопровода. Видимо, из-за этого функционального сходства и происходит некоторая путаница в понятиях, с чем нам не раз приходилось сталкиваться. Итак, основными, наиболее часто встречающимися повреждениями вентиля являются износ прокладки или сальника. В этом случае вы прежде всего перекрываете воду в подвале. Пользуясь отверткой, разводным и гаечным ключами, осторожно разберите вентиль в нужной последовательности, запоминая ее. В основном вентиле прокладка, как правило, отличается от обычной крановой. Она изготавливается из более прочного материала. Все дело в силе давления, которому подвергается вентильный клапан при перекрытии воды и ее температуре. Температура горячей воды может варьироваться от 60-70 °С до 100 °С и выше. Если при температуре в 70 °С тепла прокладка из резины или кожи вполне удовлетворительна, то при более высокой - уже ненадежна. Здесь под прокладочный материал можно использовать паронит, теплостойкую резину или фибру. Устраняя неполадку, просмотрите, в каком состоянии находятся остальные детали вентиля, обязательно прочистите их, обнаружив загрязнения. Обратите внимание и на шток или шпиндель - он также может являться причиной неполадки, так как подвергается износу, и в этом случае требует замены. Начинайте ремонт с проверки работоспособности вентиля. Иногда достаточно несколько раз отвернуть и завернуть маховик на несколько оборотов резьбы, чтобы устранить внутреннее засорение, мешающее герметичному перекрытию.
Вентили являются запорной арматурой, в функции которой входит перекрывать воду, что является важнейшим условием для начала ремонта канализационных сетей. В отличие от кранов вентили установлены в относительно недоступном месте, не бросаются в глаза и не требуют частого ремонта. Вентили должны постоянно находиться в рабочем состоянии, так как именно они применяются в квартирной водопроводной разводке, и в случае аварии только они могут спасти дом от потопа.
Следует помнить, что отдельный вентиль должен устанавливаться на отводе к каждому потребителю (элементу сантехоборудования): смесителю, унитазному бачку или питающей трубе отопительной системы, если имеется автономное водяное отопление.
Отдельный вентиль должен быть также и на «холодной» и «горячей» трубе. Кроме того, контрольный вентиль должен стоять на самом вводе или на ответвлении от стояка. Он понадобится, если возникнет необходимость в ремонте не отдельного прибора, а отдельных участков внутренних коммуникаций, например для внесения изменений в схему разводки.
Вентили (рис. 65) имеют устройство и принцип действия, сходные с обычными кранами. У них также есть окно во внутренней перегородке корпуса, через которое проходит вода, клапан с прокладкой, запирающий это отверстие, и шток с возвратно‑поступательным ходом, проходящий в головке корпуса. Соединение клапана со штоком может быть «плавающим» с помощью шарового соединения. Втулка сальника может поджиматься накидной гайкой; встречаются также вентили со спецвтулкой, выполняющей роль накидной гайки – она имеет резьбу и вкручивается в резьбу, нарезанную внутри головки.
Рис. 65. Устройство вентиля: 1 – маховик; 2 – втулка; 3 – набивка сальника; 4 – корпус головки; 5 – резьба штока; 6 – изоляция; 7 – клапан с прокладкой
Между корпусом и вентильной головкой может быть полужесткая прокладка, изготовленная из паронита, либо соединение уплотняется льняной прядью с пропиткой.
Отличия в конструкции вентиля по сравнению с краном связаны с самим назначением вентиля. Поскольку его рабочее состояние – «открыто», каждый элемент конструкции должен быть более надежным. Особенно большую нагрузку испытывает контрольный вентиль на вводе. Если прокладка в клапане крана может быть закреплена без фиксации (просто вставлена в клапан, имеющий вид диска с бортиком), то клапан вентильной головки имеет прокладку, закрепленную гайкой с шайбой на центрирующем выступе шпинделя. Такая конструкция узла вполне оправдана, так как он находится под постоянным воздействием напора воды.
Корпус вентиля может быть выполнен из ковкого чугуна, стали или латуни. Стальной шток может заржаветь и намертво срастись с чугунной головкой корпуса. Поэтому при ремонте приходится устанавливать новую головку корпуса в сборе со штоком. Латунный шток в чугунном вентиле выдерживает более долгий срок эксплуатации.
Вентиль, в отличие от крана, рассчитан на установку в магистрали, а не в конце трубы, поэтому необходимо соблюдать правила установки во избежание возникновения гидравлических сопротивлений. В результате несоблюдения этих правил, вода проходит внутри корпуса вентиля в обратном направлении, нежели это предусмотрено самой конструкцией. При этом возрастает давление на клапан с прокладкой и в трубопроводе перед вентилем, что приводит к увеличению нагрузки на уплотнения резьбовых соединений, напор на выходе из вентиля, напротив, снижается.
Для контроля правильности установки корпус вентиля имеет на наружной поверхности стрелку, обозначающую направление нормального прохода воды. Устанавливая новый вентиль, следует сверяться со стрелкой указателем.
Для профилактики следует время от времени осматривать все вентили на предмет целостности прокладок и других элементов, надежности запирания, отсутствия просачивания из-под сальниковой набивки.