Wodociągowe zawory kulowe: rodzaje, klasyfikacja, budowa i zasada działania

Zawory wodociągowe różnych konstrukcji znajdują się w każdym domu. Nie chce się za każdym razem wzywać hydraulika, gdy zepsuje się kran, prawda? Ale aby poradzić sobie z naprawą, trzeba znać budowę zaworu kulowego do wody i jego podstawowe części.

To tutaj przychodzimy z pomocą – w tym artykule omówiono istniejące rodzaje zaworów kulowych, ich budowę, klasyfikację, cechy oznakowania i zasadę działania. Dzięki zdobytej wiedzy uda się Państwu samodzielnie poradzić sobie z naprawą wszystkich rodzajów.

Aby lepiej zrozumieć materiał, uzupełniliśmy artykuł o czytelne zdjęcia i schematy z budową kranu z mechanizmem kulowym, a także dobraliśmy filmy, w których w przystępny sposób przedstawiono informacje o tym, jak zakręcić i zamontować kran.

Klasyfikacja wodociągowych zaworów kulowych

Najbardziej popularne są krany z mechanizmem kulowym, wynalezione już 100 lat temu. Są łatwe w montażu, dostępne cenowo. Konsumentowi przedstawiono szereg wariantów wykonania z różnicami funkcjonalnymi i konstrukcyjnymi.

Mówiąc o zaworach kulowych, warto rozdzielać pojęcia “kran wodociągowy” i “bateria”. Łączy obie odmiany wspólny element konstrukcyjny – część zamykająca lub regulująca w postaci bryły obrotowej o okrągłej konfiguracji.

Czynności związane z zamknięciem rurociągu lub regulacją przepływu wykonuje się przez obrót tego elementu wokół jego umownej osi środkowej.

Zawory mogą być instalowane między elementami systemu wodociągowego, jak również stanowić punkt końcowy rurociągu.

W pierwszym przypadku urządzenia nazywane są odcinającymi, a w drugim pełnią rolę armatury czerpalnej i najczęściej stanowią dobrze znane wszystkim baterie.

Ogromny asortyment zaworów do wodociągów pozwala dobrać urządzenie do każdego systemu zaopatrzenia w wodę o optymalnych parametrach i wyglądzie zewnętrznym.

Bateria – to mechanizm do mieszania wody i regulacji jej temperatury, podczas gdy zawór przelotowy może regulować tylko wielkość ciśnienia.

Armatura kulowa zaporowa dzieli się na przelotową, tj. zainstalowaną na prostym odcinku rurociągu, kątową, tj. umieszczoną na odcinku ze zmianą kierunku przepływu o 90°, i trójdrogową, tj. dostarczającą przepływ do dwóch króćców odbiorczych.

Dzięki prostocie konstrukcji zawór kulowy rzadko się psuje, jest niezwykle prosty w naprawie i montażu.

Armatura z zamkami kulowymi jest używana w obiegach wodociągowych i grzewczych.

Według parametrów przepustowości zawory stosowane w systemach grzewczych dzielą się na:

• Pełnoprzelotowe. Urządzenia kulowe, w których średnica otworu wylotowego kuli (zaworu) jest równa średnicy rurociągu, na którym zainstalowany jest zawór.
• Zredukowane. Urządzenia hydrauliczne, w których średnica otworu wylotowego kuli jest mniejsza od odpowiedniego wymiaru rurociągu w większości przypadków o jeden rozmiar.

Zawory typu zredukowanego pozwalają szybko odciąć magistralę grzewczą, ale bez ryzyka powstania uderzenia hydraulicznego.

Według typu przyłączenia do systemu wodociągowego:

• Gwintowane. Armatura z gwintem wewnętrznym lub zewnętrznym stożkowym lub cylindrycznym. Montowana przez nakręcanie złączek lub wkręcanie łączników rurowych. Najbardziej rozpowszechniony w gospodarce komunalnej typ jest prosty w instalacji i pozwala na łatwe przeprowadzanie napraw.
• Kombinowane. Urządzenia wyposażone w gwint wewnętrzny i zewnętrzny. Z jednej strony są przyłączane za pomocą złączki z gwintem wewnętrznym, z drugiej za pomocą łącznika nyplowego.
• Przyspawane. Montowane za pomocą spawania. Przy nienagannej jakości wykonania połączenia zapewniają idealną szczelność, nie wymagają okresowej regulacji położenia złączek, jak poprzednia odmiana. Są jednak niewygodne w naprawie, gdyż wraz z nimi trzeba demontować część rurociągu.
• Kołnierzowe. Instalowane za pomocą kołnierzy na odpowiedzialnych magistralach rurowych. Mogą być wielokrotnie demontowane i ponownie instalowane. Okresowo wymagają kontroli dokręcania śrub kołnierzowych.

W autonomicznych systemach zaopatrzenia w wodę najczęściej stosuje się zwykłe urządzenia gwintowane, umożliwiające montaż rurociągu o dowolnej złożoności ze wszystkich znanych rodzajów rur lub ich kombinacji.

Kulowe zawory są produkowane z gwintami zewnętrznymi i wewnętrznymi, umożliwiającymi łączenie ich z rurociągiem za pomocą muf lub złączek.

Według typu wykonania korpusu:

• spawane w całości, których korpus stanowi jednolitą konstrukcję;
• rozbieralne, gdy elementy korpusu są ściągnięte śrubami i mogą być łatwo demontowane.

Pierwszy typ wyrobów uważany jest za najbardziej niezawodny, ale w przypadku awarii takiego urządzenia nie można naprawić. Zawory rozbieralne częściej ulegają awarii, ale łatwo poddają się naprawie.

Informacje o tym, jak naprawić kulową baterię mieszającą, zostały omówione w innym naszym artykule.

Według rodzaju przepływanej cieczy:

• dla zimnej wody do +35°C;
• dla gorącej wody do +90°C.

Sterowanie urządzeniami odbywa się za pomocą dźwigni lub zaworu –“motylka”. Wybór zaworu z określonym sposobem sterowania zależy od miejsca umieszczenia armatury i preferencji właściciela. Zawory z dźwignią często montuje się na centralnych odcinkach rurociągu, z “motylkiem” – na odgałęzieniach systemu.

Baterie mieszające z mechanizmem kulowym montuje się w kuchniach, w łazienkach i są one punktami końcowymi systemu zaopatrzenia w wodę.

Opcji rozprowadzenia systemu zaopatrzenia w wodę wewnątrz domu jest bardzo wiele, ale we wszystkich przypadkach na odcinkach jako armatura odcinająca montuje się zawory kulowe

Budowa i zasada działania

Korpus urządzenia odcinającego stanowi odcinek rury, rozszerzony w środkowej części. W rozszerzeniu zamontowane jest gniazdo z materiału uszczelniającego, wewnątrz którego znajduje się główny element – kula, zwana też zamknięciem lub korkiem.

Kula może swobodnie obracać się wewnątrz gniazda. W armaturze odcinającej ma tylko jeden przepust.

W urządzeniach regulacyjnych i zaworach zmieniających kierunek przepływu mogą być 2 lub 3 otwory. Jeśli zawór służy do regulacji ciśnienia gorącej lub zimnej wody, to otworów jest dwa, jeśli urządzenie jest mieszaczem, to trzy.

Zawór kulowy uruchamia się przez obrót dźwigni, do której za pomocą trzpienia przymocowana jest kula z otworem. Obracając otwór względem osi rurociągu, otwieramy/zamykamy przepływ medium lub przepuszczamy je częściowo.

Zasada działania jest bardzo prosta: gdy oś otworu w kuli jest zrównana z osią korpusu zaworu, zaczyna z niego wypływać woda.

To znaczy, gdy korek jest obrócony tak, że jego otwór pokrywa się z kierunkiem rurociągu, niejako go przedłużając. W tej pozycji przepływ cieczy, pary, gazu odbywa się przez rurociąg, w tym przez zawór, swobodnie.

Przy obróceniu kuli o 90º przejście dla wody, pary, gazu zostaje zablokowane przez tę stronę, na której nie ma otworów. W tej pozycji przepływ medium całkowicie ustaje, ponieważ natrafia ono na pełną ściankę kuli.

Jednak za pomocą tego prostego urządzenia można również regulować parametry przepływu. Przy obrocie o 45º, na przykład, przepływ zostanie zablokowany tylko w połowie.

Do sterowania kulą używa się trzpienia połączonego z dźwignią. Po obu stronach trzpienia znajdują się pierścienie uszczelniające. Otwór w korpusie, przez który przechodzi trzpień, jest również wyposażony w podkładkę i pierścień uszczelniający.

Kulowy mieszacz jednouchwytowy jest wyposażony w kulkę z dwoma otworami do przepływu zimnej i gorącej wody oraz jednym otworem do wypływu zmieszanego strumienia.

Zawory kulowe są wykonane z mosiądzu lub różnych gatunków stali. Urządzenia mosiężne uważane są za bardziej niezawodne, ich żywotność przekracza 10 lat. Wyroby ze stali są bardzo rzadko stosowane w gospodarstwach domowych, głównie wykorzystuje się je w przemysłowych systemach rurociągowych.

Całkiem niedawno producenci zaczęli wypuszczać zawory, których korpus wykonany jest z wytrzymałego tworzywa sztucznego. W przeciwieństwie do mosiężnych, takie urządzenia nie podlegają korozji i są znacznie tańsze.

Jedyną wadą wyrobów z tworzywa sztucznego jest to, że nie można ich używać do gorącej wody.

Wszystkie pierścienie uszczelniające są wykonane z gumy o wysokiej gęstości, są to najbardziej „słabe” miejsca zaworu, które powodują przecieki, ale łatwo je wymienić za pomocą zwykłego zestawu naprawczego.

Te zawory są najczęściej stosowane w gospodarstwach domowych. Cechą ich konstrukcji jest to, że kula nie jest sztywno połączona z trzpieniem i może poruszać się pod wpływem wody, dociskając się do pierścienia uszczelniającego, tym samym uszczelniając zawór.

Kula pływająca jest stosowana w mechanizmach, których nominalny rozmiar nie przekracza 20 cm. Takie urządzenia instaluje się w systemach wewnętrznego zaopatrzenia w wodę i ciepło. Praktycznie we wszystkich domowych mieszaczach produkcji krajowej i zagranicznej również zamontowany jest pływający mechanizm kulowy.

Wykonanie korpusu zaworów z pływającą kulą może być zarówno spawane, jak i rozbieralne. Elementy uszczelniające mogą mieć różną twardość. Niewielkie urządzenia domowe są zazwyczaj rozbieralne i mają miękkie uszczelki.

Zawory z pływającą kulą montowane są na rurociągach o średnicy do 200 mm z ciągłym przepływem medium. Kula pod ciśnieniem medium dociskana jest do pierścieni uszczelniających, uszczelniając armaturę.

Istnieją zawory, w których element zamykający jest zamocowany na osi trzpienia, a uszczelnienia są dociskane do kuli za pomocą śrub ściągających lub sprężyn. Dla ułatwienia zamykania/otwierania czop wyposażony jest w łożyska.

Ta konstrukcja jest najbardziej niezawodna, ale ze względu na wysoki koszt jest stosowana w gospodarstwie domowym niezwykle rzadko i zazwyczaj na najbardziej odpowiedzialnych odcinkach systemu wodociągowego.

Oznakowanie zaworów kulowych

Każdy producent ma swoją nomenklaturę produkowanych zaworów, ale wszystkie wyroby produkcji rosyjskiej, a także urządzenia importowane sprzedawane na terytorium Federacji Rosyjskiej, odpowiadają GOST 52760. Norma ta reguluje oznakowanie armatury odcinająco-regulacyjnej, do której zaliczane są zawory kulowe.

Oznaczenie powinno zawierać:

• średnica nominalna (średnica warunkowa), oznaczana skrótem DN;
• wskaźnik ciśnienia nominalnego – PN;
• wartość ciśnienia obliczeniowego (roboczego);
• strzałkę wskazującą kierunek przepływu wody;
• maksymalną temperaturę eksploatacyjną;
• datę produkcji.

Zgodnie z GOST 4666 urządzenia wykonane z żeliwa mają czarną barwę, ze stali nierdzewnej – niebieską. Na czerwono oznaczane są zawory do gorącej wody.

Obecnie produkowanych jest ponad cztery tysiące typowych wymiarów zaworów do różnych potrzeb, w domowych systemach wodociągowych stosowane są urządzenia o małej średnicy

Montaż i zasady eksploatacji

Konstrukcja zaworu kulowego wodociągowego pozwala na łatwy montaż we własnym zakresie tam, gdzie jest to potrzebne. Zawór należy zamontować w miejscu, w którym podczas eksploatacji nie będzie przeszkadzał i nie będzie narażony na oddziaływania mechaniczne.

Jednocześnie należy zapewnić swobodny dostęp do zaworu w celu kontroli pracy, naprawy usuwalnych uszkodzeń i demontażu w razie konieczności wymiany.

Montaż urządzenia odcinającego przeprowadza się na rurach metalowych lub plastikowych według następującego algorytmu:

1. Zdejmuje się stary zawór (jeśli jest), czyści się gwint z pozostałości pakuł i uszczelniacza.
2. Wykonuje się gęste nawinięcie uszczelniacza gwintowego.
3. Nakręca się nowe, odpowiednie pod względem rozmiaru urządzenie odcinające. Proszę zwrócić uwagę, że gwint, na który nakręca się produkt, nie może być zepsuty, musi mieć co najmniej cztery zwoje. W przeciwnym razie konieczna jest wymiana całej rury lub jej części.

Podczas montażu instalacji wodociągowej od podstaw, przede wszystkim należy zaznaczyć miejsce, w którym będzie montowany kran. Następnie rura jest przycinana w tym miejscu, wykonuje się odpowiedni gwint, na który nakręca się urządzenie odcinające.

Do cięcia rur używa się specjalnego urządzenia – obcinaka do rur. Można jednak używać również narzędzi ręcznych, choć nie jest to wygodne, a cięcie nie będzie tak równe i gładkie. Więcej o wyborze obcinaka do rur miedzianych można przeczytać w tym artykule.

Czy Państwa instalacja wodociągowa jest z rur metaloplastikowych? O rodzajach obcinaków do rur dla takiego rurociągu można przeczytać w innym naszym artykule.

W obu przypadkach przed montażem należy zwrócić uwagę na strzałkę wskazującą kierunek przepływu i bezwzględnie przestrzegać tego warunku. Przed przykręceniem kranu zaleca się owinąć gwint taśmą FUM. Zapewni to maksymalnie niezawodne uszczelnienie.

Po instalacji należy sprawdzić działanie urządzenia odcinającego. W tym celu trzeba włączyć wodę i sprawdzić, czy nie ma wycieków, stopniowego tworzenia się kropli, zacieków. Należy również upewnić się, że nic nie przeszkadza w obsłudze kranu, tzn. dźwignia lub “motylek” mają swobodny ruch.

Do montażu urządzenia metodą spawania używa się spawarki elektrycznej. W procesie spawania ważne jest, aby nie uszkodzić mechanizmu kulowego i pierścieni uszczelniających.

Najpierw przyspawana jest jedna króciec, następnie druga, przy czym na odcinkach pionowych kran powinien być ustawiony w pozycji “zamknięte”, a na poziomych – “otwarte”.

Używając złączki i nakrętki kontrującej, kran kulowy można zainstalować nie tylko na rurze metalowej lub plastikowej, ale także połączyć nim rury z różnych materiałów

Eksploatacja mechanizmów kulowych nie sprawia trudności, są używane w stanie zamkniętym lub otwartym. Regulacja dopływu wody za pomocą kranu kulowego jest teoretycznie możliwa.

Należy jednak pamiętać, że taki kran jest przede wszystkim urządzeniem odcinającym, a zbyt intensywna eksploatacja doprowadzi do szybkiego zużycia uszczelek. Do regulacji przepływu lepiej używać baterii kulowych lub zaworu iglicowego, jeśli bateria nie może być zainstalowana.

Nie wolno instalować kranów domowych tam, gdzie rurami przepływa woda techniczna zawierająca stałe zanieczyszczenia, ponieważ szybko uszkodzą one pierścienie uszczelniające, powodując awarię urządzenia odcinającego.

Przed zakupem kulowych zaworów regulacyjnych do instalacji wodociągowej należy skonsultować się z planem i określić, ile sztuk przelotowych i obrotowych będzie potrzebnych.

Zalety i wady zaworów kulowych

Zawory kulowe są bardzo popularne w różnych dziedzinach gospodarstwa. Uważane są za niezawodne urządzenia odcinające, wchodzą w skład systemu wodociągowego mieszkania w mieście i domu prywatnego.

Oprócz niezawodności i prostoty konstrukcji, wyroby tego typu mają wiele innych zalet:

• duża żywotność, długi okres eksploatacji;
• rzadko się psują, łatwo je naprawić;
• wysoki stopień szczelności, przy prawidłowym montażu całkowity brak przecieków;
• wygodne użytkowanie, do odcięcia przepływu wody wystarczy obrót lub naciśnięcie dźwigni;
• ogromny asortyment rozmiarów i typów;
• prosty montaż, można zainstalować samodzielnie bez angażowania specjalisty hydraulika.

Zawory kulowe nie mają żadnych wad, są dostępne cenowo, w każdym sklepie gospodarczym zaoferują Państwu do wyboru kilka wyrobów różnych rozmiarów.

Bateria z mechanizmem kulowym uwolni swoich właścicieli od pracochłonnej i częstej wymiany uszczelek, a także problemów z wyciekiem wody, które tak często występują w przestarzałych zaworach wentylowych.

Baterie kulowe bardzo rzadko ulegają awarii, główną przyczyną uszkodzeń jest twarda woda, dlatego producenci zalecają instalowanie filtrów wodociągowych w systemie wodociągowym.

Jak wybrać dobry zawór kulowy?

Jak już wspomniano, współcześni producenci wytwarzają ponad 4 tysiące różnych rodzajów zaworów kulowych, dlatego dla nieprzygotowanego kupującego wybór urządzenia odcinającego jest trudnym zadaniem.

Wybierając mechanizm, oprócz głównego parametru – średnicy przepustowej, warto zwrócić uwagę na następujące czynniki:

1. Wygląd zewnętrzny. Wyrób wysokiej jakości nie ma odprysków, zadrapań, wgnieceń. Jego powierzchnia jest gładka, oznaczenie producenta jest wyraźnie widoczne.
2. Dopuszczalne ciśnienie. Z dwóch wariantów lepiej wybrać ten kran, którego maksymalne dopuszczalne ciśnienie będzie większe. Należy pamiętać, że ten wskaźnik dla wody gorącej powinien wynosić co najmniej 20 kg/cm², dla wody zimnej – co najmniej 10 kg/cm². Im większe dopuszczalne ciśnienie, tym lepiej wyrób będzie odporny na uderzenia hydrauliczne w systemie wodociągowym i grzewczym, okresowo występujące w rurociągu.
3. Wykonanie korpusu. Do podłączenia sprzętu AGD, kabin prysznicowych, rozprowadzenia systemu wodociągowego wewnątrz domu lub rozprowadzenia rur w mieszkaniu lepiej dać pierwszeństwo prostszym i łatwiejszym w naprawie rozbieranym zaworom. Dla najważniejszych odcinków, na przykład centralnego wodociągu, najlepszym rozwiązaniem będzie korpus całkowicie spawany.
4. Materiał korpusu. Najwyższej jakości wykonane są z mosiądzu. Należy zachować ostrożność! Pod pozorem mosiężnego kranu mogą Państwu sprzedać podróbkę z siluminu – taniego, niskiej jakości metalu. Podróbkę można rozpoznać po wadze: mosiężny kran jest ciężki.

Wyroby ze stali wyglądają solidnie, ale szybko rdzewieją i ulegają awariom. Oczywiście nie dotyczy to urządzeń ze stali nierdzewnej, które jednak są dość rzadko spotykane. Jeśli przez kran będzie przepływać tylko zimna woda, można wybrać produkt z tworzywa sztucznego.

Do zamykania przepływu w systemach bezciśnieniowych i niskociśnieniowych, transportujących wodę pitną, bytowe nieżrące ścieki oraz wody deszczowe, mogą być stosowane krany kulowe z nieplastyfikowanego PVC.

Wybierając kran, należy kierować się średnią ceną. Zbyt niska cena powinna wzbudzić czujność, ponieważ prawdopodobnie oferują Państwu wadliwy produkt lub podróbkę z taniej stali.

Jeśli chodzi o koszt kranów kulowych, najdroższe są urządzenia Made in Italy. Nieco tańsze są urządzenia hiszpańskie, czeskie, węgierskie. Producenci rosyjscy i ukraińscy zajmują średnią półkę cenową, łącząc jakość z przystępną ceną.

Najdroższe i najbardziej trwałe krany kulowe wykonane są z mosiądzu, pokryte warstwą chromu lub niklu. Urządzenia te mogą być długotrwale eksploatowane w temperaturach powyżej stu stopni.

Najtańsze tradycyjnie są wyroby produkcji chińskiej. Jakość chińskich mechanizmów pozostawia wiele do życzenia, można je stosować jedynie jako tymczasowe urządzenia odcinające.

Podsumowanie i przydatny film na ten temat

Szczegółowa instrukcja montażu armatury kulowej krok po kroku:

Problemy kranów kulowych wodociągowych:

Kran kulowy – to przydatny wynalazek, który znacznie uprościł konstrukcję bezpiecznego systemu wodociągowego. Montaż odbywa się bez problemów, nie ma potrzeby wzywania hydraulika ani używania skomplikowanych narzędzi.

Zapoznanie się z budową różnych rodzajów kulowego kranu wodociągowego pomoże wykonać szereg prostych operacji naprawczych samodzielnie, bez angażowania hydraulików.

Czy dobierają Państwo armaturę odcinającą do systemu wodociągowego? Może po przeczytaniu materiału pozostały pytania? Prosimy zadawać je w komentarzach – postaramy się pomóc w wyborze.

A może niedawno zajmowali się Państwo naprawą kranu z mechanizmem kulowym? Czy wszystko się udało, czy awaria okazała się zbyt skomplikowana i trzeba było kupić nowy kran? Prosimy podzielić się swoim doświadczeniem w sekcji komentarzy – może być przydatne innym użytkownikom.