АрмАтурные приоритеты – вехи в истории

мир арматуры
1 | 88 | 2014
Арматурные приоритеты –
вехи в истории арматуростроения
О.Н. Шпаков, технический эксперт ИД НПАА
На протяжении всей истории человеческой цивилизации арматуростроение отзывалось на насущные
потребности людей. Различная арматура применялась как в ирригационных системах Вавилона и Месопотамии, так и в конструкциях насосов
древних Греции и Египта. На каждом
этапе развития общества известная
на тот момент арматура постепенно совершенствовалась, возникало
серийное её производство с присущими ему признаками: изготовление
однотипной продукции с использованием определенных технологических процессов. Причем возникало
и развивалось производство именно
тех типов арматуры, в которых в данный исторический период наиболее
остро нуждалось общество. Этот
процесс не был революционным,
освоенная ранее арматура не заменялась, новые конструкции использовались далее совместно с существовавшими.
Начало промышленного
производства
трубопроводной арматуры специалисты относят ко временам
Древнего Рима. Развитие
городской инфраструктуры
и мореплавания означало
необходимость обеспечивать крупные города и морские порты большими объёмами пресной воды, а её
запасы находились в горах,
покрытых ледовыми и сне- Олег Николаевич Шпаков
говыми шапками, в горных
реках и озерах. Чтобы подвести оттуда Великобритании, Марокко, Тунисе.
воду, римские инженеры и геодезисты Для преодоления глубоких долин
научились строить водопроводы про- с руслами рек вода направлялась
в трубы, изготовленные из свинцовых
тяженностью более 90 километров.
Потоки воды направлялись в ка- листов. Трубы работали под давленименные лотки и туннели, располо- ем, которое могло достигать 12 атженные на акведуках. Акведук – одно мосфер. На выходе из низменности
из чудес римского инженерно-стро- строились опорные башни с высотой
ительного искусства. Остатки акве- менее, чем на входе, но достаточной
дуков можно увидеть в Италии, Ис- для обеспечения перепада высот
пании, Турции, Франции, Бельгии, до потребителя.
Дюкер из труб, проложенных для преодоления низменности
Башня акведука высотой 37 метров для сохранения
подпора в дюкере длиной 5 км. В пучке – 9 труб
диаметром 200 мм с кранами
21
мир арматуры
1 | 88 | 2014
В разное время года расход воды
был неравномерным, требовалось
его регулирование. В период таяния снегов была нужна большая
пропускная способность, поэтому
укладывалось несколько параллельных труб, количество которых доходило до десяти. На каждой трубе
устанавливались пробковые краны
из бронзы. В городах вода попадала в трубы с кранами меньшего диаметра и поступала в уличные водоразборные колонки, бани, дома,
фонтаны, канализационные каналы,
иногда – на колеса водяных мельниц.
Производители арматуры придерживались рекомендованного химического состава литого металла, стандартизованных размеров. Римскими
инженерами были разработаны соответствующие нормали. Нормаль
«Formulae» устанавливала соотношение меди, свинца и олова в отливках, а нормаль «Module» определяла
набор стандартных диаметров труб
в диапазоне от 23 до 500 мм. На корпусах кранов отливалось имя владельца мастерской (подобно тому,
как сегодня – логотип фирмы-производителя). Несмотря на существование обратных клапанов, затворов
и другой арматуры, именно пробковые краны получили приоритет,
в первый период промышленного
производства арматуры.
Второй исторический период
в арматуростроении связан с изобретением паровых машин Томасом
Севери в 1698 году, их усовершенствованием Томасом Ньюкоменом
в 1705 году, и, наконец, с Джеймсом
Уаттом, изобретения которого конца
XVIII века превратили паровые машины в универсальные двигатели.
проходной
запорный
угловой
запорный
Наиболее подходящими для паровых
систем стали конструкции клапанов:
запорных, предохранительных, распределительных, регулирующих и обратных. Они обладали малыми размерами и массой, легко управлялись,
требований к увеличенной пропускной способности и точности регулирования не предъявлялось. Первые
паровые машины изготавливались
в незначительных количествах, и потребность в клапанах была невысокой. Но с развитием судостроения,
железных дорог, электростанций
с паровыми силовыми установками
клапанов требовалось все больше
и больше. В начале, и в особенности
в середине XIX века появляются специализирующиеся на производстве
арматуры компании в Англии, Германии, Соединенных Штатах Америки
и других странах. Клапаны для различного применения стали производиться массово. Второй исторический период является периодом
приоритета производства клапанов.
Шарообразная форма корпусов
первых клапанов определила их английское название globe valve.
Терминологические отступления
1. Несмотря на непререкаемый
авторитет классических англо-русских словарей, включая капитальный
словарь Оксфорда, в них помещен
перевод термина «valve» только
как «клапан». Этот перевод справедлив для клапанов моторов, музыкальных инструментов, анатомических
и т. п. К сожалению, во всех словарях отсутствует значение «valve»
в качестве родового понятия «трубопроводная арматура», «клапан»
для которого является понятием
обратный
Клапаны из каталога фирмы Walworth Manufacturing Company, 1878 г.
22
видовым. Это обстоятельство вызывает многочисленные трудности
при переводе технических текстов.
Ведь переводить valve как «клапан»
неграмотно, если из контекста ясно,
что речь идет, например, о задвижке.
В особенности много затруднений
возникает при переводе термина
«globe valve». Известный лингвист
Б.Н. Климзо назвал этот термин
«термином-мучителем переводчиков». При прямом переводе получается «шарообразный (сферический,
выпуклой формы) клапан». Однако
в англоязычной терминологии этот
термин означает «запорный проходной клапан».
2. В Бельгии, Марокко и других
странах сохранились фрагменты
фонтанов времен Римской империи,
на патрубках которых установлены небольшие краны с рукоятками
в виде петуха. Подобные фонтаны
строились римлянами во многих городах. По-видимому, слово петух –
cock (англ.), Hahn (нем.) было принято
в качестве термина «кран», как его
определяет ГОСТ 19681-94 «Арматура санитарно-техническая водоразборная. Общие технические
условия»: «Кран – водоразборное
устройство, обеспечивающее получение воды из системы водоснабжения и регулирование расхода воды
потребителем». В соответствии
с этим определением, «краном» могут быть названы клапан, задвижка,
дисковый затвор, конический, цилиндрический или шаровой краны, если
они выполняют указанные функции.
Такое же толкование имели термины cock и Hahn. Становится понятным название первых патентов США
на конструкции арматуры.
предохранительный
Античный водоразборный кран
мир арматуры
1 | 88 | 2014
Патент 1840 года на задвижку
за авторством Джеймса Робертсона назывался Stop Cock. Такое же
название получил патент на шаровой кран, выданный в США Джону
Варрену в 1871 году. По-видимому,
в США какое-то время вся арматура, как санитарно-техническая, так
и промышленная, обозначалась термином Stop Cock. Однако, развивающиеся торговые отношения между
странами потребовали использования единой терминологии. В каталоге фирмы Walworth Manufacturing
Company 1878 года уже используются современные англоязычные названия разных типов арматуры.
В первой половине XIX века началось строительство магистральных
водоводов, вызвавшее необходимость создания арматуры с большой
пропускной способностью и незначительным гидравлическим сопротивлением. Примером может служить водопровод протяженностью
35 миль, построенный в 1842 году
для снабжения водой Нью-Йорка.
Клапаны и пробковые краны не могли соответствовать новым требованиям, их диаметр редко превышал
200 мм. Промышленность уже имела
опыт производства массовой арматуры, появились конструкции задвижек. К концу 19 века их диаметр уже
мог составлять более двух метров.
Задвижка
Задвижки явились арматурой, которую можно использовать не только
в водоснабжении и канализации.
Они стали широко применяться в оснащении буровых установок, энергетике, химии, нефтехимии и нефтепереработке. Задвижки прекрасно
зарекомендовали себя при работе
на загрязненных средах, при высоких температурах, показали хорошую
коррозионную стойкость. Третий период развития арматуростроения
мы назовем периодом приоритета
производства задвижек.
Химической,
нефтехимической
и нефтеперерабатывающей отраслям промышленности стала нужна
коррозионностойкая арматура с ценой, более доступной, чем у арматуры из дорогих сталей и сплавов.
Этим условиям соответствовали
дисковые затворы малых диаметров
с химически стойкими вкладышами из синтетических материалов,
не поддающихся коррозии. В конце
XIX и в особенности в XX веке строятся крупные гидротехнические сооружения – плотины, гидроэлектростанции, каналы с большим расходом
воды. Потребовалась арматура с габаритами меньшими, чем у задвижек,
но не уступающая последним в пропускной способности. Этим условиям
соответствовали дисковые затворы
больших размеров без покрытий. Со
временем в химической промышленности и в криогенных установках
наиболее важной тенденцией стало
все более широкое применение дисковых затворов повышенного давления везде, где только возможно.
Их конструкции постоянно совершенствуются, для тяжелых условий
эксплуатации создаются затворы
с двумя, тремя и четырьмя эксцентриситетами. Четвертый исторический
этап развития арматуры следует
назвать периодом приоритета производства дисковых затворов.
Промышленное производство тефлона началось после 1940 года. Этот
стойкий к химическому воздействию,
скользкий материал стал идеальным
для уплотнений. С его применением
получили бурное развитие шаровые
краны – после паузы продолжитель-
Дисковый затвор с двойным эксцентриситетом
ностью 70 лет, считая с момента получения патента на их конструкцию.
Производство шаровых кранов нарастало небывалыми темпами. Параметры применения шаровых кранов постоянно росли и растут. Осваиваются
конструкции кранов с уплотнениями,
позволяющими выдерживать высокие
температуры. В ряде случаев дисковые затворы заменяются такими шаровыми кранами. 50 – 60-е годы двадцатого века ознаменовали период
приоритета производства шаровых
кранов.
Шаровой кран с плавающим шаром
Трубопроводная арматура постоянно совершенствуется. В конце
XX – начале XXI веков началось использование искусственного интеллекта в конструкциях арматуры. Оно
приведет к развитию так называемой «умной» арматуры, способной
управлять технологическими процессами.
Не вызывает сомнения – арматуростроение и в дальнейшем будет
находить достойные ответы на новые
исторические вызовы.
23