2. Водопровідна арматура для функціонування мереж

Для керування потоками води в мережах використовується спеціальна водопровідна арматура. Вона поділяється на запірно-регулювальну та запобіжну. Запірно-регулювальна призначена для перекривання потоків води та регулювання тисків в мережах. До цього типу відносяться засувки, вентилі, зворотні клапани.

За допомогою засувок та вентилів, змінюючи ступінь їх відкриття, можна змінювати витрату води в лініях, перерозподіляючи потоки різними ділянками мережі, а також припиняти рух води для відключення на ремонт окремих ділянок.

Засувки, що використовуються сьогодні, поділяють на два основні типи – паралельні та клинові.

В паралельних засувках, які виготовляються найчастіше діаметрами умовного проходу 50 ÷ 2000 мм, прохід корпусу перекривається двома з’єднаними між собою паралельними дисками, які називають шиберами. Така засувка складається (рисунок 1.17) з чавунного корпусу 1 з двома фланцями для приєднання до трубопроводу та кришки 2, яка приєднується до корпусу болтами 3. Обертаючи маховик 4, можна підіймати та опускати вертикальний сталевий шпиндель 5, який з’єднаний з маховиком через гранбуксу 6. В нижній частині шпинделя розташований спеціальний квадрат 7, який входить в пази двох круглих шиберів 8, підіймаючи та опускаючи їх. При опусканні шпинделя він давить на клин 9, розташований між дисками і притискає їх до ущільнювальних кілець 10, забезпечуючи герметичне закриття засувки.

Кришку 2 зі всім, що на ній кріпиться, називають головкою засувки. Коли шпиндель піднімається вверх, клин перестає давити на шибери, зачіплюється за них спеціальними заплічниками і підіймається разом з ними. При відкритій засувці диски розташовані в її верхній частині поза габаритами ствола засувки і не перешкоджають потоку води.

Для забезпечення герметичності самої засувки при різних положеннях шпинделя передбачено сальникове ущільнення 11.

Досвід експлуатації таких засувок свідчить, що при тривалій експлуатації сальникове ущільнення починає протікати, заливаючи колодязь, де така засувка розташована. Для того, щоб засувка не протікала при пошкодженому сальниковому ущільненні, в нижній частині шпинделя приварюють спеціальне кільце 12, на яке зверху надягають гумову прокладку. При повністю піднятому шпинделі це кільце притискає гумову прокладку до верхньої частини кришки й ущільнює зазор в місці виходу шпинделя з засувки. Таким чином навіть при пошкодженому сальниковому ущільненні достатньо повністю відкрити засувку і вона перестає протікати.

Слабким місцем таких засувок є сталевий квадрат 7, який поступово ржавіє. Диски відриваються від проіржавленого квадрата і падають вниз, перекриваючи потік води. При обертанні маховика шпиндель підіймається догори, але засувка залишається закритою. Якщо таке трапляється, необхідно розбирати засувку і замінювати шпиндель. При цьому, як правило, засувку з трубопроводу не знімають. Знімають лише головку засувки з пошкодженим шпинделем і на її місце встановлюють іншу головку, підготовлену заздалегідь.

Заміна засувки разом з корпусом потрібна у випадку пошкодження самого корпусу. Найчастіше пошкоджуються ущільнювальні кільця 10 (наприклад, в кільцях з’являється раковина). При цьому шибери 8 не можуть щільно притиснутися до пошкоджених кілець і, в результаті, закрита засувка повністю не перекриває потік води. Заміна засувки разом з корпусом, на відміну від заміни лише головки засувки, є дуже трудомісткою процедурою. Особливо для засувок великих діаметрів. Інколи болти, якими кріпиться засувка, іржавіють настільки, що відкрутити їх стає неможливо. Тоді їх зрізають ножівкою або газовим різаком.

В клинових засувках, що виготовляються на ті самі діаметри, прохід перекривається одним клиноподібним круглим шибером (рисунок 1.18). Сталевий корпус 1 має гніздо 2 з двома похилими ущільнювальними кільцями. В гніздо входить шибер 3. Щільне прилягання до кілець корпусу відбувається завдяки клиноподібній формі самого шибера.

В таких засувках шпиндель 4, як правило, є невисувним. Обертаючись, він вкручується у шибер і підіймає його. В такій засувці шибер надійніше прикріплений до шпинделя. В разі його повного проржавіння головка засувки 5 також може бути замінена без зняття корпусу.

Засувки великих діаметрів можуть бути обладнані зубчастим редуктором 6 для полегшення їх відкривання.

Замість засувок можуть використовуватись дискові поворотні затвори (рисунок 1.19).

Вони складаються зі штока 1, поворотного диска 2 і сідла 3. Такі затвори мають багато переваг. Вони легші, мають менші габаритні розміри, меншу металоємність. На сьогоднішній день їх виготовляють діаметрами до 300 мм з чавунними чи сталевими корпусами з термообробленим епоксидним покриттям товщиною 150 мкм. Поворотні диски виготовляють також з хромованого чавуну або нержавіючої сталі. Для відкривання такого затвору диск повертається на кут 90⁰ і його площина розміщується паралельно осі труби.

Вентилі найчастіше використовують для трубопроводів невеликих діаметрів. На рисунку 1.20 зображено два найрозповсюдженіших типи вентилів, які розрізняють за способом кріплення на трубопроводі: а) муфтовий – з різьбовим кріпленням, б) фланцевий.

Зворотні клапани служать для пропускання води лише в одному напрямку. При зміні напряму руху води він автоматично закривається. Найчастіше вони встановлюються на початку трубопроводів після насосів для запобігання зворотного потоку води при зупинці останніх.

а)

б)

Рисунок 1.21 – Конструкції зворотних клапанів

До запобіжної арматури відносять повітряні вантузи, запобіжні клапани гасіння гідравлічних ударів та різні регулятори тиску.

Повітряні вантузи призначені для автоматичного видалення повітря, яке може накопичуватися в найвищих точках водопровідної мережі, а також для впускання повітря у трубопровід при його спорожненні чи в місцях можливих розривів суцільності потоку при гідравлічних ударах.

На рисунку 1.22 показано конструкцію найпоширенішого повітряного вантуза. В чавунному корпусі 1 з кришкою 2 розміщується сталева порожниста куля 3, до якої прикріплено вертикальний сталевий шток. Вантуз прикріплюється до трубопроводу через засувку патрубком 4. Коли корпус заповнено водою порожниста куля завдяки силі Архімеда піднімається вверх і вертикальний шток через клапан 5 перекриває отвір у кришці вантуза. Повітря, що виділяється з води через патрубок 4, проходить у корпус вантуза і накопичується в його верхній частині. Рівень води при цьому знижується і сталева куля опускається донизу. Відкривається отвір у кришці і повітря виходить назовні. Вода, що заповнює вантуз, після виходу повітря підіймає кулю і закриває отвір. При утворенні в трубопроводі розрідження (спорожнення трубопроводу, розрив суцільності струмини) рівень води у корпусі вантуза так само опускається, разом з ним опускається куля, відкривається клапан, і повітря проникає у трубопровід.

Запобіжні клапани служать для того, щоб не допускати підвищення тиску у трубах вище встановлених меж. Різкі підвищення тисків у трубопроводах є, як правило, наслідками гідравлічних ударів. Ці удари виникають переважно з двох причин.

Перша причина – різка зупинка насосів. При цьому вода за інерцією продовжує деякий час рухатися по водоводу і в результаті тиск за насосом падає. Може навіть відбутися розрив суцільності потоку. Після того, як рух за інерцією закінчується, вода починає рухатися в зворотному напрямку в бік насоса і ударяється в зворотний клапан, що автоматично закрився. Тиск в місці удару різко підвищується. Хвиля підвищеного тиску розширюється по водоводу і може захопити значну частину мережі.

Друга причина – швидке закривання засувок на водоводах. Удари, викликані цією причиною, виникають рідше, оскільки сучасні засувки спеціально конструюються так, щоб їх можна було закривати лише повільно. Удари виникають переважно в результаті поломок засувок, наприклад, підчас відриву і падіння шиберів паралельних чи клинових засувок.

Запобіжні клапани, як правило, скидають частину води в атмосферу, знижуючи таким чином тиск у водоводі. На рисунку 1.23 показано конструкцію одного з поширених запобіжних клапанів.

Приєднувальним фланцем 1 запобіжний клапан через засувку приєднується до трубопроводу. Клапан 2, що прикріплений до штока 3, притискається до скидного отвору пружиною 4. При піднятті тиску у трубопроводі, створюване ним зусилля стає більшим за зусилля, створюване пружиною, клапан піднімається і частина води скидається через скидний патрубок 5, до якого можна приєднати скидний трубопровід і вивести його у зручне місце. Регулюючи стискання пружини 3 можна налаштовувати клапан на той тиск, при якому він має спрацювати.

Регулятори тиску призначені для зниження тиску води, що подається споживачам, приєднаним до тих ділянок мережі, в яких вільний напір перевищує 60 метрів водяного стовпа, оскільки водорозбірні крани, змивні бачки та інша квартирна водопровідна арматура розрахована саме на такий максимальний напір. Конструкція одного з таких регуляторів тиску показана на рисунку 1.24.

Випуски розташовують в найнижчих точках окремих довгих ділянок мережі. Вони призначені для спорожнення ділянок водоводів при їх відключенні на ремонт, а також для їх промивання. Випуск це коротка труба з засувкою, що приєднана до нижньої частини перерізу трубопроводу. На чавунних водоводах застосовують стандартні випуски, на сталевих випуск приварюють до труби.

33