1

13. Przewody rurowe i zawory

13.1. Rurociągi

•

sieć gazowa

•

sieć wodociągowa

•

sieć ciepłownicza

•

instalacje technologiczne zakładów

instalacje technologiczne zakładów
przemysłowych

•

instalacje okrętowe

•

sieć dalekosiężnych rurociągów

13.1.1. Elementy rurociągów

•

rury

•

złącza rurowe

•

kolana

•

rozgałęźniki

rozgałęźniki

•

zwężki

•

kompensatory odkształceń cieplnych

•

podpory

•

zawieszenia

•

armatura

13.1.1. Elementy rurociągów

•

armatura

– zawory
– urządzenia sterujące zaworami
– zawory bezpieczeństwa

aparatura kontrolno pomiarowa

– aparatura kontrolno pomiarowa

•

pompy

•

sprężarki

•

zbiorniki wyrównawcze

•

filtry

•

odwadniacze

13.2. Przewody hydrauliczne i pneumatyczne

w maszynach

•

Przeznaczenie - łączą zespoły przeznaczone do
wykonywania określonych zadań

•

Elementy

– siłowniki hydrauliczne
– siłowniki pneumatyczne
– silniki hydrauliczne
– wzmacniacze hydrauliczne (serwomechanizmy)
– rozdzielacze
– urządzenia kopiujące

13.2.1. Czynne pole przekroju przewodu

rurowego

 

2

m

v

Q

A



Q – natężenie przepływu [m

3

/s]

v – prędkość przepływu płynu w przewodzie [m/s]

2

Ekonomiczne prędkości przepływów

•

Magistrale przesyłowe paliw gazowych
v = 7

 20 m/s

dla

p

 0,4 MPa

v = 20

 40 m/s

dla

p

 6 MPa

•

Instalacje sprężonego powietrza w maszynowych

d h

t

h

przewodach pneumatycznych
v = 25

 30 m/s

dla przewodów tłocznych

v = 16

 25 m/s

dla przewodów ssących

•

Para przegrzana w przewodach zasilających turbiny
parowe
v = 40

 70 m/s

Ekonomiczne prędkości przepływów

•

W technologicznych instalacjach przemysłowych
v = 1

 2 m/s

dla długich przewodów tłocznych

v = 2

 5 m/s

dla krótkich przewodów tłocznych

v = 0,5

 1,5 m/s dla przewodów ssących

•

Instalacje hydrauliczne
v = 4,5

 6 m/s

dla krótkich przewodów

tłocznych
v = 1

 1,5 m/s

dla przewodów ssących

v = 1,5

 2 m/s

dla przewodów powrotnych

do zbiornika

Prędkości przepływu oleju

w instalacjach hydraulicznych

Średnice nominalne przewodów rurowych

nom

D

v

Q

D

v

Q

d













2

4

2

13.2.2. Ciśnienia

•

Ciśnienie robocze p

r

– rzeczywiste ciśnienie

przewodzonego płynu

•

Ciśnienie obliczeniowe p

o

– stałe ciśnienie

przyjęte do obliczeń wytrzymałościowych

•

Dopuszczalne ciśnienie robocze p – najwyższe

•

Dopuszczalne ciśnienie robocze p

t

– najwyższe

ciśnienie robocze w określonej temperaturze
roboczej

•

Ciśnienie próbne p

pr

– ciśnienie, któremu

poddaje się element w celu sprawdzenia jego
wytrzymałości i szczelności

13.2.2. Ciśnienia ...

•

Ciśnienie nominalne p

nom

– ciśnienie

charakteryzujące wymiary i wytrzymałość
elementu w temperaturze otoczenia

•

Ciśnienie niszczące p

k

– najniższe ciśnienie

przy którym nastąpiło zniszczenie elementu

przy którym nastąpiło zniszczenie elementu

Ciśnienia nominalne

3

13.2.3. Temperatury

•

Temperatura robocza t

r

– rzeczywista

temperatura przewodzonego płynu

•

Temperatura obliczeniowa t

o

– najwyższa stała

temperatura przyjęta do obliczeń
wytrzymałościowych

wytrzymałościowych

•

Dopuszczalna temperatura robocza t

p

–

najwyższa stała temperatura robocza elementu
obciążonego dopuszczalnym ciśnieniem
roboczym

13.2.3. Temperatury ...

•

Temperatura odniesienia t

b

– umowna, stała

temperatura, w której występują jednakowe
naprężenia wytrzymałościowe dla różnych
materiałów przy ciśnieniu p

t

= p

nom

•

Najwyższa temperatura stosowalności t

max

–

j y

p

max

najwyższa temperatura pracy elementu

•

Najniższa temperatura stosowalności t

min

–

najniższa temperatura pracy elementu

•

Temperatura graniczna t

g

– temperatura

charakterystyczna dla materiału

Zakresy temperatur i ciśnienia nominalne

13.2.4. Obliczanie grubości ścianki

rury cienkościennej

R

R

k

h

R

p

h

R

rt







0

10



c

z

k

R

p

h

x

R

k

x

R

k

rt

m

mt

rt

e

et

rt









0

lub

13.2.4. Obliczanie grubości ścianki ...

c

k

R

p

h





0

z

k

rt



cos

Stan obciążeń i naprężeń rury cienkościennej

4

13.2.5. Obliczanie grubości ścianki rury

grubościennej

c

p

z

k

a

D

p

h

rt

w







0

0

2

Jeżeli D

z

/D

w

 2

D

z

/D

w

 1,4

1,5

1,6

1,7

1,8

1,9

2,0

a

1,000 1,025 1,050 1,075 1,100 1,125 1,150

Jeżeli D

z

/D

w

> 2 wytrzymałość rury obliczamy

ze wzorów Lamego

13.2.6. Złącza rurowe

•

Połączenia nierozłączne

– spawane,
– lutowane,
– rozwalcowywane,

•

Połączenia rozłączne

– kołnierzowe,
– gwintowe,
– kielichowe.

Złącza rurowe spawane

Złącza rurowe lutowane

Złącza rurowe rozwalcowywane

Złącza rurowe kołnierzowe

5

Złącza rurowe gwintowe

Złącze gwintowe rur stalowych

Złącze skrętkowe do 5 MPa

Złącze skrętkowe 20 do 30 MPa

Złącza rurowe gwintowe

Łącznik z końcówką kulistą 30 do 40 MPa

Złączka ze stożkiem zaciskowym

13.2.7. Opory przepływu

2400

2000

Re

Re







kr

vD



Liczba Reynoldsa

g

v

D

L

H

2

2





Straty hydrauliczne w m słupa cieczy

v

L

2







g

v

D

L

H

p

2







Opór hydrauliczny

Re

75

Re

64









Współczynnik oporu hydraulicznego

25

,

0

Re

3164

,

0







Współczynnik oporu hydraulicznego
dla przepływu turbulentnego

13.3. Zawory

Mechanizmy służące do zmiany przekroju

przewodu przepływowego od pełnej wartości

aż do całkowitego zamknięcia.

R d j

ó

Rodzaje zaworów:
•

zaporowe,

•

regulacyjne,

•

rozdzielcze,

•

bezpieczeństwa,

•

Zwrotne.

Zawory przykrywające

Zawory zasłaniające

6

13.3.1. Schematy konstrukcyjne

zaworów zaporowych

Rozwiązania konstrukcyjne grzybków i gniazd

13.3.2. Warunki pracy zaworu

13.3.2. Warunki pracy zaworu ...

u

wym

A

q

A

p

Q





0

0

0

13.3.2. Warunki pracy zaworu ...





dop

wym

u

u

q

q

q

A

p

Q

A

q

A

q

A

p

Q















3

0

0

0

3

3

0

0

0

1

0

13.3.2. Warunki pracy zaworu ...

3

4

0

4

,

q

q

q

A

Q

q

a

wym

u

a







a)

b)

a

b

wym

b

q

q

q

Q

Q

4

4

0

4

,







3

4

0

4

,

q

q

Q

Q

c

c





b)

c)

7

13.3.3. Połączenie grzybka z wrzecionem

13.3.3. Połączenie grzybka z wrzecionem ...

13.3.4. Dławnice wrzecion

13.3.5. Rozwiązania konstrukcyjne zaworów

•

Zawory odciążone

•

Zawory grzybkowe zaporowe

•

Zawory zasuwowe

•

Zawory bezpieczeństwa

Zawory bezpieczeństwa

•

Zawory zwrotne

•

Zawory rozdzielcze

Zawory odciążony

Zawory grzybkowe kabłąkowe

8

Zawory grzybkowe zaporowe

Zawory zasuwowe

Zawory bezpieczeństwa

Zawory bezpieczeństwa

Zawory zwrotne

zawór zwrotny kątowy grzybkowy

bez sprężyny montowany pionowo

ze sprężyną montowany dowolnie

Zawory zwrotne

Zawór grzybkowy zaporowo-zwrotny

kołnierzowy bez sprężyny

Zawór zwrotny klapowy

9

Zawory zwrotne

Płytkowy zawór zwrotny

Kulkowy zawór zwrotny

ze sprężyną

Zawory rozdzielcze

Rozdzielacze trójdrogowe

Zawory rozdzielcze

Rozdzielacze suwakowe