Асбестоцементные напорные трубы

Выпускаются трубы четырех классов ВТ6, ВТ9, ВТ12 и ВТ15, рассчитанные соответственно на 0,6; 0,9; 1,2 и 1,5 МПа. Условный проход труб – от 100 до 500 мм. Наружный и внутренний диаметры выполняются такими же, как у

чугунных труб, что позволяет осуществлять их взаимное соединение.

Трубы легкие, коррозионностойкие по отношению к водам без углекислотной агрессивности, с гладкой внутренней поверхностью и малым гидравлическим сопротивлением. Цена труб относительно невысока. Недостаток – трубы хрупкие, требуют осторожного обращения при хранении, монтаже и эксплуатации. Соединяются трубы с помощью асбестоцементных муфт и резиновых колец (рис.24).

Из асбестоцементных труб в РФ выполнены значительная часть водопроводных сетей в сельских поселениях и небольших городах. Однако в новом строительстве почти не применяются, их вытеснили полиэтиленовые трубы.

Фасонные части.

Для выполнения узлов соединения труб одинаковых и разных, ответвлений, поворотов, выпусков служат фасонные части. Выполняются готовыми литыми и сварными, из чугуна, стали и полиэтилена. На рис.25 показаны некоторые фасонные части и и их условные обозначения. Соединяются между собой на сварке, с помощью раструбов или на фланцах.

Рис. 25 Фасонные части

1- переходная муфта фланец – раструб;

2- тройник раструб-фланец-гладкий конец;

3- отводы 90° фланцевый и раструбный;

4- крестовина раструб-раструб-фланец-гладкий конец.

АРМАТУРА

Различают арматуру запорную, регулирующую, предохранительную. Отдельно следует выделить пожарные гидранты, которые служат для получения больших расходов из сети в случае пожара.

Запорная арматура применяется для перекрытия потока воды в трубах – это задвижки и затворы.

Задвижки параллельные (рис. 26)

При вращении штурвала шпиндель с резьбой перемещается вверх или вниз (при закрытии задвижки). На шпиндель в нижней его части подвешены диски.

При опускании дисков они перекрывают проходное сечение и в самом нижнем положении упираются своими наклонными поверхностями в клин, который раздвигает диски и плотно прижимает их к уплотнительным кольцам.

Выпускаются также клиновые задвижки, у которых диски расположены неподвижно под углом в виде клина и при опускании плотно прижимаются к уплотнительным кольцам.

В последние годы широкое распространение получили задвижки с обрезиненным клином и внутренним корпусом, покрытым резиной.

Задвижки выпускают с ручным или электрическим приводом. Существенным является способ крепления задвижки: на собственных фланцах (рис.27,а), или меж-фланцевый (рис.27, б).

На задвижках больших диаметров одностороннее давление воды на диски очень затрудняет их подъём при открытии. Поэтому на корпусе для выравнивания давления до и после дисков устанавливают небольшую байпасную задвижку (рис.27, а).

В затворах проходное отверстие перекрывается поворотным диском. По ободу диска и на выступах корпуса установлены эластичные уплотнения из резины или аналогичных материалов (рис.28).

Для закрытия или открытия затвора требуется поворот вала на 90 °. Затворы также выпускаются с собственными фланцами или с межфланцевым креплением с ручным приводом или электроприводом.

Сравнивая задвижки и затворы, которые выполняют одну и ту же функцию, следует отметить, что долговечность и надёжность затворов в значительной степени зависит от качества и точности исполнения резиновых уплотнений.

Затворы в открытом положении имеют хотя и небольшое, но большее чем у задвижек гидравлическое сопротивление. Регулировать величину расхода удобнее с помощью затворов, они легче задвижек и имеют значительно меньшие габариты.

На водопроводной сети задвижки и затворы обычно устанавливают в колодцах, где ими можно управлять и в случае надобности проводить профилактический ремонт. Однако в последние годы ряд фирм начал выпускать задвижки и затворы с надёжным уплотнением движущихся частей и покрытых снаружи совершенным антикоррозионным покрытием. Такие задвижки и затворы можно устанавливать непосредственно в грунте с выводом под уровень земли только управляющей штанги − удлинителя (рис.29) В ковер выводится индикатор положения задвижки или затвора.

Для выпуска воздуха в высоких точках водоводов и сетей служат вантузы (рис.30). Шар выполнен из материала, всплывающего в воде. При входе в вантуз воздуха шар опускается и воздух выходит наружу; когда воздуха нет, шар всплывает и плотно закрывает верхнее отверстие. При высоком давлении в трубопроводе большой шар прижат к верхнему отверстию даже при опускании уровня воды; для выпуска воздуха в этом случае служит малый автоматический вантуз.

Обратные клапаны устанавливают в местах, где допускается поток воды только в одном направлении. По принципу действия различают обратные клапаны − с верхней подвеской диска − захлопки (рис.31, а), с укреплением диска на оси, смещённой от центра (рис.31,б) с шаровым клапаном (рис.31,в). Выпускают также обратные клапаны, в которых диск прижат пружиной или удерживается в закрытом положении противовесом, расположенном на рычаге, прикрепленном к оси клапана.

Обратные клапаны со смещённой от центра осью закрываются медленнее, чем клапаны с верхней подвеской и тем самым уменьшают величину давления от гидравлического удара, их иногда называют «безударными».

Клапаны с шаром применяют на трубах диаметром от 50 до 500 мм. В них поток воды поднимает шаровой клапан вверх, при обратном токе воды шар опускается и закрывает входное отверстие.

Регуляторы давления

На водопроводных сетях чаще всего применяют регуляторы, которые поддерживают заданное постоянное давление «после себя», чтобы не допустить на отдельных участках сети большого давления, при котором выходит из строя арматура на внутридомовых сетях и повышается вероятность аварий.

Принципиальная схема регулятора «после себя» приведена на рис.32.

Вместо рычага и груза может применяться пружина, отдавливающая мембрану вверх.

Пожарные гидранты

Позволяют получить непосредственно от сети (рис. 33) большой расход воды. Для этого на головку с резьбой гидранта накручивают пожарную колонку (стендер) (рис.34). При вращении штока он не смещается вдоль оси, его нижний конец вывинчивается из резьбы на клапане; клапан опускается и даёт проход воде.

После закрытия гидранта вода из корпуса выливается в колодец, чтобы корпус не разорвало морозом.

Компенсаторы

В результате изменения температуры трубы могут удлиняться или укорачиваться. Величина деформации рассчитывается по формуле Δl= l۰ α۰Δt, м, где l –длина участка трубопровода; α- коэффициент температурного расширения; Δt – разность между максимальной и минимальной температурой.

Пример. Длина l =200м; труба полиэтиленовая, α =0,0002;

Труба уложена летом при температуре около 40 ºC, зимой остыла до 0 ºC, Δt=40 ºC.

Δl= 200۰ 0,0002۰ 40 = 1,6 м.

Для того, чтобы при изменении температуры не произошло нарушения (разрыв) герметичности трубопровода или чтобы избежать больших растягивающих усилий применяют компенсаторы. На рис.35 показана схема сальникового компенсатора.

На чугунных, железобетонных и асбесто-цементных трубопроводах компенсаторы, как правило, не требуются: необходимые температурные деформации компенсируются за счет некоторой подвижности стыков на резиновых уплотнениях.

Если ограничить возможность участка трубопровода свободно расширяться тли сужаться и жестко закрепить концы трубопровода, при охлаждении трубы возникнут растягивающие усилия, рассчитываемые по формуле

σ =E·Δl / l МПА, где Е-модуль упругости, МПа; Δl / l -относительное удлинение.

Величина σ не должна превышать расчетную прочность σ_р, в этом случае может произойти разрыв трубопровода или возникнут остаточные деформации из-за текучести материала. Предел текучести для пластмассовых трубопроводов в 3 – 4 раза превышает предел прочности.

Например, при охлаждении трубы из ПВД –ПНП (полиэтилен высокого давления низкой плотности) для которой α = 0,0002, Е=200 МПа, σ_р=3 МПа, Δt =40ºC

σ= 200 · 0,0002· 40 =1,6 МПа, предел прочности не будет достигнут. Сравним результат с данными предыдущего примера, где необходимый ход компенсатора должен составлять 1,6 м. Жесткое закрепление концов трубы предпочтительнее.

Труба, засыпанная грунтом, расширяется меньше, чем свободно лежащая труба; особенно эффективны в этом отношении трубы с рифленой наружной поверхностью.

При укладке полиэтиленовых труб в летнее время их в траншее укладывают “змейкой”, используя некоторую гибкость сваренной плети трубопровода. Это также позволяет уменьшить напряжения от температурных деформаций.

Упоры

На поворотах трубопроводов, работающих под внутренним давлением воды, возникает суммарное усилие S, направленное по биссектрисе угла поворота α (рис. 36). Усилия определяются внутренним давлением и равны S₁=S ₂=0,25·π· D²·P, H, где D-диаметр трубопровода, м, Р – давление, Па.

Суммарное усилие S= 2S₁·sin α /2 = 1,57· D²·P ·sin α /2.

В чугунных и железобетонных трубах это усилие передается на раструбы, конструкция которых не рассчитана на растягивающие усилия, поэтому требуется установка упоров (рис.36). При подземной укладке труб усилие передается на грунт.

Пример. Определить площадь упора, опирающегося на грунт, для следующих условий: D=0,8 м; P=0,9 МПа; α=90˚; допустимое давление на грунт σ=0,2 МПа.

Площадь упора: F= S/ σ = 1,57· 0,8² ·0,9 · 0,707 /0,2= 3,20 м².

На пластмассовых и стальных сварных трубах также следует на поворотах устанавливать упоры, чтобы избежать больших растягивающих усилий в стыках труб и чтобы не допустить деформации всего участка трубопровода, примыкающего к углу поворота.

Для условий предыдущего примера при укладке полиэтиленовой трубы (при отсутствии упора) наружным диаметром 800 мм, толщиной стенки 58,8 мм растягивающее усилие

S ₁=0,25·π· D²·P =0,25 · 3,14 · (0,800 – 2· 0,0588)² ·0,9 = 0,329 МН.

Напряжение в стенках трубы

σ=0,329 / [(3,14 (0,8 – 0,0588/2) 0,0588]= 2,31 МПа.

В [1] указана расчетная прочность для труб ПВД 2,5 – 3,2 МПа.

Как видно, отсутствие упора приведет к работе трубы на пределе прочности..