Паровая машина

Вентили с металлическим затвором без резиновых уплотнителей — вовсе не современная разработка, они появились до того, как в запорную арматуру внедрили герметизирующие элементы из резины, кожи, фибры и тефлона.

Первые свинцовые и бронзовые вентили и клапаны появились и начали активно внедряться в середине XIX века в период подъёма и развития в Европе отрасли машиностроения. В те времена учёные и инженеры раскрыли силу пара, смогли её обуздать и эффективно использовать в работе фабричных и заводских станков, подъёмных механизмах, двигателях наземного и водного транспорта и даже на первых автомобилях, которых называли «паровые локомобили» (фото 1).

Первые локомобили начали завозить в царскую Россию из Европы, но вскоре отечественные предприятия наладили сборку и выпуск собственных транспортных средств, движущихся на силе пара и превосходящих по эффективности и мощности европейские аналоги. Этот чудо-транспорт представлен и технически описан в каталоге «Пароводогазопроводных и фабрично-технических принадлежностей заграничного и собственного производства», который выпускали российские предприниматели польского происхождения братья Млынарские. Их фирма открылась в Российской империи в 1894 году и работала до 1917 года. Судя по расценкам в каталоге, самая скромная паровая машина мощностью в четыре лошадиные силы стоила 2000 руб., а с 16-ю «лошадками» — 6200 руб. Это были огромные деньги!

По материалам портала «Вести. Экономика», с учётом текущей стоимости золота и курса валют финансовые эксперты определили, что один царский рубль на рубеже XIX-ХХ веков был равен примерно 1514 нынешним российским рублям. Получается, что локомобиль с четырьмя «лошадками» стоил бы сейчас 3,028 млн рублей (более $ 47 тыс.), а с 16-ю «лошадками» — около 9,4 млн рублей ($ 147 тыс.). А это уже стоимость современной квартиры в Москве!

Отечественные локомобили имели две модификации: с обыкновенной топкой и с более эффективной соломотопкой системы «Эльворти» (продукция завода сельскохозяйственного машиностроения «Ельворті», основанного братьями-предпринимателями Робертом и Томасом Эльворти в 1874 году в Херсонской губернии Российской империи). Последнюю разработку можно было приобрести и установить на паровой машине за дополнительные деньги, доплатив от 60 до 250 царских рублей (378,5 тыс. современных рублей).

Пар из котла, изготовленного из мягкой стали, попадал в сложную трубопроводную систему локомобиля, по которой распределялся и регулировался с помощью вентилей и клапанов. Спустя два века этот основополагающий принцип работы паровых установок не изменился, пар по-прежнему контролируется запорной арматурой, только её разновидность и области применения в XIX-XX веках значительно расширились.

 

Вентили и клапаны

После обкатки на паровых установках вентили и клапаны приспособили в качестве запорно-регулировочной арматуры в системах холодного и горячего водоснабжения, парового отопления и коксового газоснабжения.

Бóльшая часть этой арматуры изготовлялась из ковкого чугуна (мягкое литьё) и фосфористой бронзы. Если первые модели были тяжёлыми и грубыми, то позже эти изделия пережили эволюцию и преобразились в изящные вентильные краны и никелированные смесители для ванных комнат и душевых. Их конструкция и дизайн практически не отличаются от современных изделий (фото 4).

Более 100 лет водопроводные и газовые вентили и краны выпускаются практически с неизменными техническими параметрами, только сейчас вместо бронзы и ковкого чугуна производители сантехники предпочитают использовать латунь или нержавеющую сталь.

Историю сантехнической арматуры можно узнать из уникальных документов, сохранившихся в частных коллекциях, музейных архивах, библиотеках и т. д. Среди них находятся дореволюционные издания с чёрно-белыми иллюстрациями и подробными описаниями характеристик многих сантехнических товаров.

Одним из полезных источников является каталог «Братья Млынарские». В Отделе III «Паропроводные принадлежности» представлены клапаны и краны для пара тяжёлой модели из фосфористой бронзы. На чёрно-белых графических иллюстрациях прослеживается невероятное сходство некоторых моделей с современными вентилями (фото 5). Так, дореволюционная арматура на иллюстрациях «Фиг. 6″ и «Фиг. 15» не отличается от современных вентилей, которые выпускаются европейскими производителями (фото 6).

Вентили с металлическим затвором без резиновых уплотнителей активно использовались в сантехузлах два века назад. В наше время они лишь немного модифицировались, например, затвор в латунных вентилях стал конусообразным.

Хотя некоторые дореволюционные изделия не дожили до наших дней, они остались за бортом технической эволюции и вышли из производства в первой половине ХХ века. В их числе, например, вентили и краны с двойной регулировкой и с гуммированным маховиком (фото 7).

В каталоге торгово-промышленного товарищества «Василий Осипович Красавин с Братьями» (1899 год) также присутствуют изделия, сохранившие конструкцию без изменений. Вот, например, клапаны и краны для пара и воды с резьбой (фото 8). Внешне они не отличаются от современных вентилей, только фосфористую бронзу заменил латунный сплав.

Что касается модификаций водопроводных клапанов и кранов, то, судя по иллюстрациям в каталоге «Василий Осипович Красавин с Братьями», в царские времена ассортимент изделий был уже настолько велик, что впоследствии особо не расширялся. До сих пор на рынках сантехники и в хозяйственных магазинах можно найти некоторые товары из дореволюционного издания (фото 9). В их числе вентильные краны для воды с муфтами, вентили с наружной и внутренней резьбой, вентили с одной и двумя накидными гайками («американка») и другие устройства со стрелками направления потока.

Кстати, всем знакомая «американка» вовсе не является современным новшеством, ей более 150 лет.

В том же каталоге представлены специализированные двойные, тройные краны и никелированные смесители для ванных комнат (фото 10).

Никелированные поворотные смесители остаются неизменными атрибутами ванных комнат в современных квартирах и домах. А вот двойные и тройные краны с фарфоровыми ручками и металлическими вентилями ещё встречаются в старых общественных банях и саунах, в душевых кабинах олимпийских бассейнов и спортивных комплексов. Эти массивные изделия в XXI веке считаются раритетными, мода на них возвращается, и поэтому некоторые архитекторы и дизайнеры при проектировании и оформлении ванных комнат и бань предпочитают использовать изделия «под старину».

В этой связи в европейских и других странах есть производители, которые специализируются на выпуске ретросантехники, набирающей популярность в Европе, США и России. Конечно, такая сантехника выпускается ограниченными партиями или под заказ.

Аналогичная ситуация сложилась, например, и с умывальными кранами (фото 11), предназначенными для медицинских учреждений, больниц, процедурных кабинетов и операционных комнат.

Конструкция и дизайнерское решение некоторых моделей специализированной арматуры оказались настолько эффективным, что не потребовали усовершенствования и модернизации в ХХ веке. Умывальными кранами, унаследованными по конструкции с царских времён, были оснащены многие советские больницы и госпитали, поликлиники и крупные медицинские центры. В настоящее время им на смену пришла современная сантехника с сенсорными, инфракрасными и лазерными датчиками.

 

Уплотнители из резины и кожи

Если внешний вид и корпус вентильных кранов за два века особо не менялись, то в запорном механизме этих устройств происходили преобразования.

Конструкция первых вентилей не предусматривала резиновые и другие уплотнители. Металлическое седло самостоятельно блокировало и регулировало поток. Когда же в оборот вошли вентили с элементами герметизации из резины, кожи, фибры и тефлона, от выпуска первых вентилей производители всё равно не отказались. Они продолжали выпускаться наравне с усовершенствованной арматурой.

Однако в конструкцию первых вентилей были привнесены новшества. Например, под торговой маркой PROFACTOR производятся вентили с конусным затвором (артикул PF SVC 365, 366 и 367), в их конструкцию добавлены элементы из тефлона — кольцевое уплотнение штока и прокладка головки. Эти детали повышают герметизацию устройства и предупреждают протечки.

До появления шаровых кранов запорная арматура имела резиновые и кожаные уплотнители. Ассортимент изделий был весьма велик, о чём свидетельствуют исторические документы (фото 13).

В справочной книге российского инженера А. Ф. Астафьева «Домовые водостоки и водопроводы», напечатанной в СанктПетербурге в 1913 году, представлены вентильные краны с резиновым и кожаным седлом (фото 14). В начале ХХ века резиновое седло уже считалось устаревшим элементом, и его пытались заменить на кожаный аналог. В книге А. Ф. Астафьева отмечается, что «на фиг. 42а показан водоразборный вентильный кран с резиновым седлом (старая конструкция), а на фиг. 42б — кран с кожаным седлом».

В каталоге «Оригинальные Швейцарские Соединения Марки +GF+», изданным в 1912 году «Акционерным Обществом Железоделательных и Сталелитейных Заводов «ЖОРЖЪ ФИШЕРЪ» Шафгаузен*», также представлены клапаны и вентильные краны из ковкого чугуна с набивкой из резины и кожи (фото 16).

Более ста лет назад нефтехимическая отрасль и её продукты только начинали развиваться, поэтому качество и надёжность резиновых изделий были далеки от совершенства. Они быстро снашивались, трескались и рассыпались. Резиновые элементы приходилось часто менять или заменять на более стойкие — кожаные, служившие в паровых установках и в водопроводной системе дольше.

Изготовление уплотнителей из натуральной кожи являлось трудоёмким делом. Далеко не все стадии производства были автоматизированы, без ручного труда не обходилось. Эти особенности, конечно, отражались на стоимости товара с кожаными элементами. Он был достаточно дорог. С резиной было проще и дешевле, но её качество улучшалось медленно. Понадобилось 100 лет упорного труда учёных, инженеров и производителей, чтобы синтетический материал стал качественнее, прочнее и дешевле кожи.

Получается, что уплотнители из резины и кожи использовались в запорной арматуре одновременно, причём долгое время. Они были распространены в Европе и СССР до 1970–1980-х годов. Тогда в отечественных магазинах хозтоваров можно было найти кран-буксы с кожаной прокладкой, сантехники применяли их наравне с резиновыми уплотнителями.

В конце ХХ века от кожаных элементов в сантехнике отказались. Резина полностью заменила кожу, и причины этому вполне ясны. Натуральная кожа имела свои недостатки: она деформировалась, снашивалась и теряла начальную форму, из-за чего возникали протечки, и запорная арматура выходила из строя. А качество резины тем временем улучшилось настолько, что заменять её натуральным материалом необходимости уже не было.

Теперь при вулканизации искусственного каучука получают универсальную резину, которая обладает множеством полезных свойств. Во-первых, у неё высокая эластичность, упругость и стабильность формы. Во-вторых, резина обладает аморфностью, то есть она может легко деформироваться при незначительном нажатии. В-третьих, резиновый материал не поглощает воду, при этом остаётся прочным и износостойким. Все эти качества как раз подходят для эффективной герметизации запорной арматуры и сантехнических узлов.

Послесловие

Запорно-регулировочные вентили служат в сантехнических узлах два века и до сих пор остаются надёжными и эффективными устройствами в паропроводах, системах отопления, холодного и горячего водоснабжения. Вентили же без резиновых уплотнителей в запорном механизме считаются более работоспособными, так как обладают дополнительными преимуществами.

Усовершенствованная конструкция вентилей с конусным затвором без резиновых элементов значительно увеличивает надёжность и срок эксплуатации изделия. Так, например, этот вентиль может работать с рабочей средой, имеющей температуру до 200°C. Для запорной арматуры с резиновыми уплотнителями такой нагрев недопустим. В зависимости от типа резины уплотнителя, вентиль может работать со средой, температура которой составляет 80–120°C.

Кроме того, вентили с конусным затвором долго не изнашиваются и остаются в рабочем состоянии, если в транспортируемой среде присутствуют механические примеси — песок, ржавчина, грязь, мелкие камешки и т. д. Они выводят из строя резиновые элементы, которые быстро стираются, трескаются, и тогда вентиль даёт течь. Если резину вовремя не заменить, то в противном случае придётся менять весь вентиль. Устройству с конусным затвором это не грозит.

В любом случае, чтобы избежать неприятностей с вентилями и предотвратить их загрязнение и неисправность, перед запорной арматурой в трубопроводе нужно устанавливать фильтр грубой очистки воды. Это простое и недорогое устройство задерживает механические примеси до их попадания в вентили, краны, смесители и бытовые сантехнические приборы, тем самым увеличивая срок их эксплуатации и предотвращая аварии.

---
* Шаффхаузен или Шафгаузен (нем. Schaffhausen) — немецкоязычный кантон Швейцарии, находящийся на севере страны. Площадь кантона — 298 к м². Административный центр — город Шаффхаузен. Население — ок. 78 тыс. человек.