Что такое игольчатый вентиль?

Доброго времени суток вам, дорогой собеседник.

Частенько холодной зимой мы мерзнем в собственных квартирах. Причина проста и банальна — плохо прогреваются батареи центрального отопления. Приходится подключать электрические обогреватели, получая впоследствии огромные суммы в счетах за свет.

К сожалению, не всем известно, что эту проблему решил еще в 1931 году никому не известный белорусский сантехник С.А.Роев. Его изобретение – игольчатый кран, позволяет выпускать лишний воздух из батарей. Именно завоздушенность – основная причина низкой температуры обогревателя. Впоследствии изобретение усовершенствовал советский инженер Маевский. Кран Маевского – один из самых известных представителей семейства игольчатых кранов, речь о которых и пойдет в сегодняшней статье.

Что это такое

Игольчатый вентиль – элемент регулирующей трубопроводной арматуры.

Основное предназначение детали  – снижение напора воды, давления газа и его охлаждение (этот процесс называется дросселирование). Главное отличие игольчатого от обычного шарового крана — особая коническая форма запорного штока, позволяющая регулировать напор рабочей среды очень плавно.

Область применения

Игольчатые краны не так популярны, как шаровые и балансировочные вентили, и путать их не следует.

Основные области применения:

• Размещение на вспомогательных трубопроводах с давлением до 10Мпа (исключение – краны высокого давления) для контроля расхода жидкости, пара, газов. Коническая головка плунжера более надежна, нежели прямые седла классических вентилей. Благодаря этому не происходит задиров уплотнительных колец.
• Трубопроводы с повышенным давлением среды. Игольчатые штоки позволяют регулировать поток без перебоев в работе системы.
• Для подсоединения манометров;
• В системах впрыска охлаждающей воды;
• В отоплении для выпуска воздуха;
• В карбюраторах автомобилей и мототехники (в виде игольчатого клапана);
• При самогоноварении. Здесь игольчатые краны используются для контроля скорости выхода продукта отбора мембранного (либо любого другого) дефлегматора из перегонного куба в систему охлаждения.

Устройство игольчатого крана

На рисунке 1 представлена условная схема крана:

Рис.1

1. Установочный винт – служит для крепления к трубе;
2. Рукоятка;
3. Шток с шпинделем;
4. Гайка сальника;
5. Крышка сальника;
6. Уплотнительный элемент;
7. Защитный кожух;
8. Корпус в котором перемещается вся система.

Принцип работы

Конусообразная форма рабочей части штока позволяет плавно регулировать напор воды или давление газа. Рукоятка (позиция 2), вращаясь, перемещает шток (позиция 3), шпиндель открывает просвет.

Существуют варианты ручного управления (как на рисунке) и  управления электроприводом.

Преимущества и недостатки

Принимая решение об использовании того или иного элемента запорной арматуры, необходимо знать его основные плюсы и минусы.

Преимущества игольчатого крана:

• Плавный контроль потока жидкости или газа;
• Простота устройства;
• Ремонтопригодность;
• В случае полного перекрывания потока жидкости- полная герметичность;
• Удобство монтажа;
• Для вентиля, изготовленного из нержавейки — высокая коррозионная стойкость;
• Длительный срок службы.

Недостатки детали:

• Невозможность использования в загрязненных и вязких жидких средах;
• Большая строительная длина;
• Высокое гидравлическое сопротивление;
• Подача рабочей среды только в одном направлении.

Следует понимать, что игольчатый плунжер не устраняет возможность протечки, это элемент не запорной, а именно регулирующей арматуры.

Виды и конструкции

Вентили этого типа различаются по нескольким параметром. По предназначению выделяют три вида устройств:

Запорный

Запорный вентиль служит для полного перекрытия потока.

Отличается повышенной устойчивостью к высоким температурам и давлению, но недолгим сроком службы. Используются на крупных магистральных трубопроводах.

Регулирующий

Регулирующий кран применяют в случае необходимости изменить напор воды, давление газа или пара, объем жидкости. Область применения — трубопроводы небольшого диаметра.

Балансировочный

Предназначены для перенаправления потоков жидкостей из одной трубы в другую, тем самым регулируя гидравлическое давление.

С помощью балансировочного крана сохраняются нужные пропорции давления, скорости потоков жидкости, ее объема и температуры.

Классификация кранов по конструктивным особенностям:

Проходной

Устанавливаются на трубопроводы в местах прямого соединения труб. В таких элементах часто застаивается вода и периодически их нужно прочищать. Этот вид вентиля имеет определенные параметры: диаметр — от 6 мм до 25 мм, материал корпуса – сталь. Подходят для  жидких и газообразных сред.

Рабочая температура — до 310С.

Угловой

Присоединяется в соединениях труб, расположенных друг к другу под углом в месте поворота. Предназначены для систем с различной внутренней средой. Рабочее давление – до 300Бар, температура – до 630С.

Тарельчатый

Используются в газовых трубопроводах с максимальной температурой до 60С и рабочим давление – 340бар.

Прямоточный

Обычно применяются в нефтепроводах. В быту распространения не получили из-за больших размеров.

По способу герметизации:

Сальниковые

В сальниковом варианте крана уплотнитель препятствует выходу рабочей среды наружу. При этом положение штока не играет роли.

Сильфонные

Сильфонные вентили — более современные. Здесь в качестве герметизирующей среды выступает вакуум. Такой вид кранов боле надежен, утечки происходят реже.

Отличия крана от задвижки

Возникает вопрос — чем же отличается кран от запорной регулирующей задвижки?

Здесь все достаточно просто:

1. Конструктивные особенности задвижки позволяют перекрыть путь жидкости или газу, совершив несколько оборотов вентиля, для крана — достаточно одного;
2. Задвижки обычно устанавливают на магистральных пересечениях труб больших диаметров;
3. Кран обычно располагается в конце трубопровода, задвижка — в месте закрытия и открытия проходных отверстий;
4. Область применения вентилей гораздо шире и они намного популярнее задвижек.

Срок службы

Срок службы зависит от материала изготовления и условий эксплуатации.

На изделия, выполненные из легированной стали или чугуна производитель обычно дает срок годности от 10 до 12 лет, на изделия из нержавейки – 15лет.

Советы по выбору

Перед приобретением, обратите внимание на следующие моменты:

• Область применения элемента. Выбирайте изделие с соответствующими техническими характеристиками;
• Материал изготовления (чугун, сталь, бронза, нержавейка). Обычно оптимальный вариант по соотношению цена-качество – чугун или недорогая нержавеющая сталь. Если планируется эксплуатация в агрессивных средах — выбирайте бронзу и нержавейку с высоким содержанием никеля (марки AISI304 или 12×18н9);
• В случае выбора устройства для регулировки потоков высокого давления — подойдет углеродистая сталь (марки У8,У10 и тп.);
• Обратите внимание на качество выполнения детали – при закрытии игла не должна касаться опоры, а при открытии — доставаться из гнезда;
• Продуманно подходите к выбору типа подключения. Оно может быть муфтовым или фланцевым;
• Для централизованных систем отопления лучше использовать ручной кран Маевского, позволяющий в любое удобное время стравливать накопившийся в батареях воздух. Для частных домов подойдут автоматический вариант. Так же автоматический кран подойдет для устройства в местах с затрудненным доступом.

В интернете можно найти много обзоров игольчатых кранов, которые могут помочь вам с выбором. Но почти все они описана в нашей статье.

Монтаж крана в систему отопления

Как упоминалось выше — для выпуска воздуха из системы отопления применяется устройство под название кран Маевского. Естественно, с 1933 года его конструкций стала более совершенной и удобной для эксплуатации.

Игольчатый воздухоотвод в системе отопления устанавливается в верхней части радиатора со стороны, противоположной поступлению воды. Именно в этом месте собирается лишний воздух.

Если система отопления в доме вертикальная — вентиль устанавливается на радиаторе самого верхнего этажа. При схеме параллельного подключения – монтируется на батареи верхнего и нижнего уровней.

А вообще при установке нужно учитывать конструктивные особенности расположения батарей, и монтировать краны в местах предполагаемого скопления воздуха.

В обычной городской квартире обязательному оснащению подлежат:

• Все батареи в доме;
• Компенсаторы и аналогичные приборы;
• Трубопроводы верхнего уровня системы отопления.

Кроме того, в последнее время все чаще выпускаются полотенцесушители, адаптированные под установку крана Маевского.

В современных батареях вентиль обычно устанавливается на этапе изготовления производителем.

Воздух с помощью крана Маевского выпускается из системы отопления до появления непрерывной струи воды.

Необходимые инструменты и оборудование

• Воздухоотводный кран;
• Ключи — разводной, гаечный;
• Фум-лента;
• Отвертка

 Этапы процесса

1. Сливаем из системы отопления всю воду.
2. Выкручиваем заглушку из верхней части батареи;
3. Вкручиваем на место заглушки воздухоотвод. Для более надежной герметизации накрутите на резьбу крана ФУМ-ленту или льняное волокно;
4. При монтаже в чугунный радиатор без отверстия – это отверстие следует просверлить в боковой заглушке батареи. Диаметр его должен быть немного меньше диаметра крана. Затем внутри отверстия нарезается резьба. После этого вентиль примеряется и вкручивается;

Видео по монтажу

Несколько полезных видео в тему:

Особенности эксплуатации

Выпускное отверстия краника обычно маленькое и часто засоряется. Поэтому периодически его необходимо прочищать иголкой.  Если вентиль не использовался долгое время и поворотный затвор двигается  с трудом – его можно смазать WD-40.

При необходимости замены элемента — используйте 2 ключа. Одни следует выкручивать саму деталь, вторым — придерживать пробку радиатора.

Несмотря на простоту всей конструкции, систему следует периодически проверять и чистить. В этом случае ее эксплуатация будет беспроблемной и долговременной.

Заключение

Возможно, игольчатый вариант крана — не самый популярный и жизненноважный элемент трубопровода. Но его установка незаменима для правильной работы батарей и позволит сэкономить немалые деньги на электричестве.  Да и  более узких сферах деятельности  ему нет замены. Ну а что, домашние самогонные аппараты тоже имеют право на существование, особенно с учетом огромного количества контрафактного алкоголя на рынке.

Но мы все-таки за ЗОЖ. Поэтому призываю использовать краны исключительно в строительных целях и присоединяться  к нашим сообществам в социальных сетях — там очень много полезного и интересного!

Содержание

Игольчатый кран — запорная арматура, которая предназначена для тонкой регулировки потоков газа, жидкости, вязких сред. Отличается повышенной надёжностью, универсальностью применения, герметичностью, широким интервалом температур эксплуатации. Применяется в системах отопления, циркуляции, охлаждения.

Краткое описание

Игольчатый клапан используется для плавного открытия, дросселирования или запирания жидких, газовых или вязких транспортируемых веществ. За счёт конусообразной формы штока достигается точность подстройки под требуемые параметры. Срок эксплуатации — до 12 лет.

Они устанавливаются в тех случаях, когда требуется обеспечить высокую точность регулировки и предотвратить обратный отток рабочей среды. Конструкция запорной арматуры позволяет защитить магистрали от аварийных ситуаций, порывов. Прочность и точная подгонка деталей обеспечивают высокую надёжность конструкции, стойкость к повышенным нагрузкам.

Устройство и принцип работы

Вентиль игольчатый конструктивно состоит из следующих деталей:

• литого корпуса;
• штока с наконечником в виде конуса;
• рукоятки, закреплённой на штоке при помощи гайки;
• закручиваемой крышки на корпус;
• уплотнителей;
• винта регулировки.

Устройство и принцип работы: при повороте рукоятки против часовой стрелки, шток смещается вдоль своей оси по резьбе, нарезанной внутри корпуса, вверх, открывая проходное отверстие. При обратном вращении — поток перекрывается. За счёт конического концевика штока обеспечивается большая площадь контакта с седлом, поток регулируется плавно, точно.

Основное отличие игольчатого крана от других видов запорной арматуры заключается в выдерживании высокого давления, простоте регулировки, отсутствию обратного хода потока.

Внутри зигзагообразного канала внутри корпуса располагается седло, в которое входит концевик штока при повороте шпинделя по часовой стрелке. Игольчатый кран может иметь не только жёсткий наконечник, но и мягкий.

Для увеличения срока службы резьбы штока на его поверхность наносится специальное хромовое покрытие.

Управление краном может быть ручным либо механическим. Чтобы автоматизировать управление, достаточно шток подключить к электроприводу.

Характеристики

Производители выпускают игольчатые клапаны со следующими характеристиками:

• рабочее давление — от 10 до 40 МПа;
• срок эксплуатации — до 15 лет;
• тип транспортируемых веществ — газообразные, жидкие;
• виды соединения — резьба, фланец, сварное, муфтовое;
• материал корпуса — нержавеющая или никелированная сталь, медь, латунь;
• диаметр проходного отверстия — 100–1800 мм;
• длина корпуса — 235–2800 мм.

Область применения

Вентили игольчатые нержавеющие или стальные применяются для следующих целей:

• в системах отопления с рабочим давлением теплоносителя до 10 МПа;
• регулировки подачи углекислого газа, пара, жидкости;
• дросселирования: в холодильных установках, в промышленности, где используется система охлаждения;
• контроля впуска или выпуска жидкости;
• вакуумных установках и откачных агрегатах.

Основными целями применения кранов игольчатых являются:

• регулирование давления перед манометрами для целей его контроля, измерения, проведения технического обслуживания, ремонта системы;
• создание ответвлений труб от центральной магистрали к потребителям, сохраняя рабочее давление, но сокращая поток перекачиваемой среды;
• выпуск воздуха из отопительных систем.

Основные сферы применения:

• пищевая;
• химическая;
• нефтяная;
• в коммунальном хозяйстве;
• системах газо- и теплоснабжения.

Преимущества и недостатки

Запорная арматура с игольчатым штоком обладает следующими преимуществами:

• стойкость к перепадам давления и температур;
• простота конструкции;
• плавная регулировка потока;
• высокий уровень герметичности;
• исключение гидроударов;
• перекачка различных сред, в том числе и вязких;
• прохождение потока только в одном направлении, за счёт чего не требуется монтаж обратного клапана;
• широкий интервал рабочих давлений.

Основные недостатки:

• высокое гидравлическое сопротивление проходящего через вентиль потока;
• большая длина, по сравнению с кранами других типов;
• невозможность работы при высоких давлениях с вязкими средами;
• необходимость очистки при перекачке жидкостей, содержащих мелкие частицы или грязь;
• сложность ремонта, полной замены вентиля.

Виды игольчатых вентилей

Клапаны запорные игольчатые по принципу работы бывают следующих видов:

• запорные, полностью перекрывающие поток;
• регулирующие, обеспечивающие точную регулировку прохождения рабочего вещества;
• балансировочные, применяются для перенаправления потоков между подсоединёнными ответвлениями труб, позволяющие изменять гидравлическое давление.

Запорный тип конструкций способен выдерживать экстремальные условия эксплуатации, однако срок их службы минимален. Из-за негативных факторов в них могут протекать коррозионные процессы. Их используют на магистральных каналах.

Регулирующие изделия устанавливаются на коммуникации с малыми или средними рабочими давлениями. Отличаются повышенной надёжностью, ремонтопригодностью.

Балансировочные используются в сложных коммуникациях со сложной разветвлённой сетью, где требуется сохранить баланс по давлению, объёму, скорости потока и температуре. Применяются в отопительных системах.

По типу герметизации:

• сильфонные, в которых в качестве герметика используется вакуум, отличаются надёжностью, долговечностью;
• сальниковые, применяется специальный уплотнитель, при этом расположение штока внутри вентиля не важно.

По конструктивному исполнению:

• проходной, устанавливаемый на прямом участке труб;
• угловой, используемый для соединения коммуникаций под определённым углом;
• прямоточный, для транспортировки вязких сред с минимальным гидравлическим сопротивлением.

По материалу корпуса:

Как выбрать игольчатый вентиль

При выборе вентиля важно учитывать следующие критерии:

• особенности перекачиваемого вещества: вязкость, химическая активность, плотность;
• рабочее давление в коммуникациях;
• тип соединения с трубами;
• условия окружающей среды: температура, уровень влажности, наличие механических воздействий.

Рекомендации по выбору материала, из которого сделаны игольчатые краны:

• на участках коммуникаций с малым давлением, низкими техническими требованиями подойдут чугунные изделия;
• при необходимости обеспечения высокой стойкости к коррозии подойдёт арматура из бронзы;
• в отопительных системах выгодно устанавливать краны из жаропрочной CrMo стали, способной переносить гидроудары, механические воздействия, перепады температур;
• на магистралях применяют запорную арматуру из углеродистой или нержавеющей стали.

Рекомендации:

• для систем высокого давления подойдёт конструкции из углеродистой стали;
• при эксплуатации в неотапливаемых помещениях или при повышенной влажности лучше выбирать корпуса, изготовленные из нержавейки, никелированной стали, бронзы;
• приобретать следует изделия от известных производителей, чтобы все заявленные характеристики соответствовали реальным;
• нужно учитывать качество сборки, отсутствие люфтов штока, внешних повреждений, несоответствий размеров стандартам.

Материал корпуса должен соответствовать особенностям транспортируемой среды. Связано это с её химической активностью, окислительными свойствами, физическими параметрами.

Виды игольчатых вентилей

Следует отметить, что данный вид арматуры достаточно специфичен и предназначен для выполнения ограниченного круга задач. Если изучить информацию, предоставляемую информационными интернет-ресурсами, то можно обнаружить, что игольчатые краны для системы отопления путают с термостатическими и балансировочными вентилями, и даже с шаровыми кранами. Это вводит в заблуждение рядовых пользователей и приведет их к совершению ошибок, экспериментируя с собственной отопительной системой.

Чтобы прояснить ситуацию, перечислим типы игольчатых кранов, встречающихся на трубопроводах и оборудовании отопительных систем:

• краны Маевского;
• вентили для магистралей высокого давления.

Как видите, сфера применения элементов довольно узкая, но это касается только теплоснабжения. В действительности эти краны широко применяются для регулирования потоков жидкости и пара в самых разных отраслях: нефтяной, газовой, химической промышленности и так далее. Мы же рассмотрим только отопление.

Кран Маевского

Во времена СССР об этом очень простом и одновременно полезном элементе мало кто знал. Сейчас установка любого радиатора немыслима без игольчатого крана, что служит для сброса воздуха из системы.

Изделие представляет собой металлическую втулку с наружной трубной резьбой для монтажа в горизонтальном коллекторе батареи. По оси втулки насквозь сделано отверстие, а под углом 90° к нему примыкает второе, как показано на иллюстрации:

Здесь хорошо видно, что сообщение между двумя каналами перекрывает винт с конусом на конце. Если его отвернуть на 1—2 оборота, то путь из горизонтального канала в вертикальный откроется, и воздух сможет покинуть радиатор. При этом за счет малого проходного сечения из клапана не вытечет много теплоносителя, даже если выкрутить иглу сильнее. Благодаря такой конструкции удалять воздушные пробки из радиаторов и трубопроводов стало очень просто и удобно.

Если в первое время игольчатые краны Маевского продавались как отдельный вид трубопроводной арматуры, то в настоящий момент многие производители стали совмещать их с другими элементами. Например, воздухосбрасывающий вентиль игольчатого типа, вмонтированный в шаровой кран, как показано на фото:

Вентили высокого давления

В автономных системах водяного отопления частных домов такая арматура не применяется, поскольку магистральное давление там редко выходит за пределы 4 Бар. А вот регулировать подачу воды или пара в централизованных сетях городов или предприятий подчас можно только такими вентилями. По исполнению они делятся на муфтовые и фланцевые, а изготавливаются из следующих видов стали:

• углеродистая: диапазон рабочего давления – от 160 до 400 Бар, температуры рабочей среды – от минус 40 до + 200 °С;
• высокоуглеродистая: давление 16—40 МПа, диапазон температур – от минус 60 до + 200 °С;
• нержавеющая: здесь давление остается неизменным, а вот максимальная температура достигает 400 °С.

Надо сказать, что давление в системах отопления не бывает настолько высоким, даже в центральных коллекторах, отходящих от городских ТЭЦ. Зато температура воды доходит до 150 °С, а пара – переваливает за 200 °С. Поэтому для надежной работы в паровой сети подойдет игольчатый вентиль из нержавеющей стали. Что касается трубопроводов, транспортирующих горячую воду, то тут будет достаточно и стального крана.

Агрессивные свойства водяного пара хорошо известны, длительный контакт с ним выдерживает далеко не всякий материал. Помимо этого, имеется и обратная магистраль, по которой движется конденсат, а очень часто – пароводяная смесь. В таких коллекторах гидроудары – не редкость, а потому обычная арматура там работать не может. Однако, игольчатые краны имеют свои конструктивные особенности, продиктованные необходимостью. Это станет понятно, если изучить устройство игольчатого вентиля в муфтовом исполнении, что изображено на чертеже:

Зигзагообразный канал имеет в своей центральной части седло, в него-то и входит игла при вращении шпинделя. Благодаря этому кран может не только перекрывать трубопровод, но и осуществлять тонкую регулировку количества проходящей среды. Этому способствует вдвое зауженное проходное сечение, создающее высокое сопротивление потоку. Уменьшение прохода хорошо заметно на фото:

Такая же картина наблюдается и в кранах большого диаметра с присоединительными фланцами, так как их внутреннее устройство идентично муфтовым вентилям. Разница только в конструкции шпинделя и уплотнения, рассчитанного на большие нагрузки. Кстати, для установки в паропроводах предпочтение отдается именно фланцевым игольчатым кранам, поскольку стыки на муфтах остаются герметичными недолго, пар быстро разрушает уплотняющие материалы.

Стальной игольчатый кран высокого давления может снабжаться запорными конусами различных типов. Они бывают стандартными, регулировочными (более острые) и с мягким наконечником. С целью увеличить срок службы вентиля на внутреннюю резьбу, за счет которой вращается шпиндель, наносится специальное хромированное покрытие.

Для справки. Также существуют муфтовые краны, изготовленные из бронзы или латуни, а фланцевые – отлитые из серого чугуна. Но их рабочие параметры ниже, чем у стальных.

Трубопроводы теплоснабжения большой протяженности, паро – и конденсатопроводы – это магистрали, подверженные гидравлическим ударам в силу разных причин. Общеизвестно, что от воздействия гидроударов могут лопнуть и шовные трубы, не говоря о простой запорно — регулирующей арматуре. Стальной кран высокого давления с иглой в качестве исполнительного механизма в состоянии выдерживать подобные воздействия, смягчению ударов способствует сужение проходного сечения и его зигзагообразная конфигурация.

Заключение

Как вы смогли убедиться, игольчатые регулирующие вентили не могут применяться вместо шаровых кранов или балансировочных клапанов, путать их нельзя. Работать-то они будут, но создадут в сети такое сопротивление, что замедлится циркуляция теплоносителя, а в самотечной системе и вовсе остановится. Поэтому лучше использовать эти краны по назначению, в магистралях с большим давлением и температурой. Другое дело – воздухоотводчики Маевского, им самое место в системах частных домов.

Используемые источники:

• https://vseotrube.ru/ventili-i-zadvizhki/igolchatyj-kran
• https://trubyda.ru/armatura/igolchatyj-kran
• https://cotlix.com/igolchatye-krany-dlya-sistemy-otopleniya