Регулирующая и предохранительная арматура водопроводной сети.

К регулирующей и предохранительной арматуре относят регуляторы давления, клапаны, вантузы, воздушно-гидравлические колпаки и предохранительные мембраны.

Р е г у л я т о р ы д а в л е н и я бывают двух типов «до себя» и «после себя» (рис. 43). По устройству эти регуляторы давления одинаковы, разница между ними заключается лишь в том, что в регуляторе давления «до себя» (рис. 43, б) двухсекционный клапан закрывается снизу вверх (при подъеме клапана), а в регуляторе давления «после себя) (см. рис. 43, в) – сверху вниз (при опускании клапана). Конструкция этих регуляторов состоит из груза, мембранного исполнительного механизма и разгрузочного регулирующего органа – золотника. Вода под рабочим давлением подается во входной патрубок. Проходное сечение в этот момент открыто у регулятора «после себя» и закрыто у регулятора «до себя» за счет действия рычага с грузом на подвижную систему.

При помощи импульсной трубы, соединяющей водопровод с мембранным исполнительным механизмом, давление действует на мембрану в сторону, обратную действию груза. Если усилие от давления воды на мембрану станет больше или меньше усилия, развиваемого грузом, то подвижная система начнет перемещаться. Это приведет к изменению проходного сечения в регуляторе и давления до регулятора и за ним.

На требуемое давление регулятор настраивают подбором грузов и их расположением на рычаге, и также выбором головки мембранного исполнительного механизма. В регуляторе давления «до себя» импульсная трубка одним концом присоединена к водопроводу до регулятора, а другим – к диафрагмовой головке (см. рис. 43, б). В регуляторе давления «после себя» импульсная трубка одним концом присоединена к водопроводу за регулятором, а другим – к диафрагмовой головке (см. рис. 43, в).

О б р а т н ы е к л а п а н ы устанавливают на сети в местах, где допускается движение воды только в одном направлении. Они используются также на напорных линиях около насосов, на линиях для отключения водонапорных башен и в ряде других случаев.

На рис. 44 показан обратный поворотный клапан с регулируемым закрытием. Регулирование закрытия клапана происходит за счет торможения диска демпфером, в котором масло перетекает под давлением от поршня через дроссельные отверстия из одной подвески. Тарель клапана шарнирно соединена с горловиной корпуса. Под действием движущейся воды тарель поворачивается на рычаге относительно оси, и вода проходит через клапан. При обратном движении воды тарель опускается на седло, плотно прижимается к нему давлением воды и клапан закрывается.

На рис. 45 показан обратный клапан с односторонней подвеской, закрытие которого нерегулируемо.

В напорных водопроводах и водопроводных сетях при соответствующих условиях на возвышенных переломных точках образуются «воздушные скопления», которые вызывают существенное увеличение потерь напора и соответственно снижают пропускную способность трубопровода.

Для удаления таких воздушных скоплений на водопроводах принято устанавливать специальные приборы – вантузы, размещаемые на возвышенных переломных точках профиля водопровода.

На рис. 46 показан простейшего типа поплавковый вантуз. Основной его деталью является шаровой поплавок, изготовленный из дерева, обтянутого резиной, или из пластмассы. В рабочем положении поплавок занимает свое верхнее положение и закрывает воздуховыпускное отверстие. При накоплении в корпусе вантуза воздуха, попадающего в него из трубопровода, горизонт воды в корпусе понижается, поплавок на короткое время опускается и тем самым открывает отверстие для выпуска воздуха. Затем поплавок снова всплывает и закрывает отверстие для выпуска воздуха.

Рис. 46. Поплавковый вантус:

1 корпус; 2 – фланец корпуса; 3 – воздуховыпускное отверстие; 4 – крышка;

5 – бронзовая втулка; 6 – поплавок; 7 – присоединительный фланец патрубка.

В таких конструкциях вантуза обычно при приемлемых размерах и массе поплавка диаметр получается по расчету очень небольшим, не превышающим 3 – 5 мм. Для того чтобы это отверстие было больше и, следовательно, реже засорялось, применяют рычажные вантузы, в которых поплавок укрепляют на рычаге.

В рычажных вантузах (рис. 47) за счет действия рычага удается увеличить отрывную силу, действующую на клапан при понижении воды в корпусе вантуза. За счет этого удается увеличить диаметр воздуховыпускного отверстия d до 10 – 12 мм при тех же размерах вантуза.

Воздух необходимо выпускать из трубопровода не только во время его нормальной эксплуатации, но и в период первоначального заполнения труб водой или заполнения их после аварий. Кроме этого, при любом опорожнении водовода в него следует впускать воздух в больших объемах, иначе вода будет вытекать из трубопровода очень медленно.

Поэтому для впуска и выпуска воздуха в значительных объемах применяют воздушные клапаны. Конструкция комбинированного воздушного клапана показана на рис. 48. У этого клапана два отверстия – малое и большое. При нормальной работе водовода левый поплавок по мере накопления воздуха отпадает на короткий период от отверстия и воздух выпускается, а правый по-прежнему остается плотно прижатым к седлу, даже если весь корпус прибора заполняется воздухом.

Правый поплавок опускается и открывает отверстие только, когда давление в корпусе прибора упадет до атмосферного или еще ниже. При этом воздух в больших объемах втекает в трубопровод или вытекает из него.

Другим прибором комбинированного воздушного клапана является прибор ЛИИЖТа (рис. 49). Для выпуска воздуха в небольших количествах служит малое отверстие, а для выпуска и впуска воздуха в больших объемах – круглое отверстие в крышке прибора.

Для предохранения водопроводов от гидравлических ударов применяют воздушно-гидравлические колпаки, поршневые клапаны-гасители, тонколистовые мембраны.

Воздушно-гидравлические колпаки устанавливают вблизи насосов на напорных трубопроводах. Они представляют собой (рис. 50) сосуды, частично заполненные воздухом, а частично водой. Для того чтобы воздух не растворялся в воде и не утекал через неплотности в местах присоединения к трубопроводу, его закачивают в футбольные или автомобильные камеры.

Рис. 51. Поршневой клапан-гаситель гидравлических ударов конструкции ЛИИЖТа:

1 – тарельчатый клапан; 2- импульсная труба; 3 – пружина; 4 – диафрагма; 5 – поршень; 6 – устройство для зарядки клапана; 7 – цилиндр (надпоршневое пространство); 8 – патрубок для сброса воды.

При повышении давления воздух в камерах сжимается, т.е. играет роль амортизаторов и гидравлический удар затихает.

На рис. 51 представлен поршневой клапан-гаситель гидравлических ударов конструкции ЛИИЖТа. При повышении давления во время гидравлического удара тарелка клапана приподнимается, и часть воды сбрасывается по отводному трубопроводу в канализацию – гидравлический удар при этом гасится. Для того чтобы сброс воды прекратился и клапан закрылся, у него имеется импульсная трубка, в которую вставлена мембрана с отверстием диаметром 1 – 2 мм. Благодаря этой мембране повышение давления с запаздыванием передается в верхнее надпоршневое пространство клапана. Во время этого периода через клапана сбрасывается вода. В момент, когда давление сверху на поршень станет больше, чем снизу на клапан, происходит опускание клапана и перекрытие сбросного отверстия. Это происходит потому, что площадь поршня превышает площадь клапана. Пружина в данном случае служит только для смягчения ударов клапана о седло.

Тонколистовые мембраны (рис. 52) устанавливают на отводе от основного трубопровода. Их изготавливают из титановой или стальной фольги и в момент повышения давления до опасного предела разрываются, при этом часть воды сбрасывается из трубопровода и гидравлический удар затухает. Далее необходимо закрыть задвижку перед мембраной и заменить ее на целую.