Задвижка клиновая описание. Задвижка из чего состоит
Задвижки – очень популярный и распространенный тип запорной арматуры. Благодаря своей надежности и простой конструкции они востребованы на транспортных и технологических трубопроводах с самыми разнообразными рабочими средами. В зависимости от конструктивного и материального исполнения, задвижки могут использоваться в системах с рабочими давлениями до 25 МПа и температурами до +565 °С. Далее описана конструкция и принцип работы задвижек, приведена их классификация, а также отмечены особенности разных модификаций данной арматуры.
Из чего состоит задвижка?
Главные конструктивные элементы арматуры:
- корпус;
- крышка;
- затвор;
- резьбовая пара (шпиндель и гайка);
- сальниковое уплотнение;
- маховик (или другой управляющий элемент).
Устройство задвижки очень простое. Ее основу составляют корпус и крышка – именно они образуют полость, по которой движется рабочая среда. В полости арматуры находится затвор и (у части задвижек) механизм, обеспечивающий его передвижение, – резьбовая пара. Запирающий элемент движется перпендикулярно оси потока: опускаясь, он перекрывает просвет трубы, а поднимаясь, открывает. Механизм передвижения максимально простой – при вращении маховика вращается шток (шпиндель), который связан с запирающим элементом напрямую или через гайку. Вращательные движения маховика преобразуются в поступательные движения затвора.
Для герметичного перекрывания потока в корпусе задвижки обычно предусмотрены седла с уплотнительными поверхностями. Когда затвор опускается, он плотно примыкает к седлам, не позволяя среде проходить через полость задвижки. У корпуса также есть два конца для присоединения к патрубкам трубопровода. Они могут быть оснащены фланцами, резьбой или фаской для приварки. В месте выхода штока наружу находится сальник, который предотвращает утечку среды из задвижки.
Маховик – самый простой и распространенный орган управления задвижкой. На трубопроводах больших диаметров, где для перемещения затвора необходимо серьезное усилие, используются дополнительные устройства – механические редукторы, электро-, гидро- и пневмоприводы.
Для изготовления корпусных деталей задвижек чаще всего используется:
- чугун;
- сталь (легированная или нержавеющая).
Затвор, как правило, изготавливают из стали, которая лучше переносит работу в потоке среды. От материального исполнения арматуры зависит возможность ее применения с различными средами – неагрессивными или агрессивными, холодными или перегретыми. При этом задвижки (за редкими исключениями) используются только для полного перекрывания трубопровода и не подходят для регулировки потока. Если затвор оставить в полуоткрытом положении, он деформируется под давлением среды, что приведет к заклиниванию арматуры.
Типы задвижек
Общий принцип работы задвижек сходный – затвор, отсекающий поток среды, движется перпендикулярно этому потоку. Но существует несколько типов арматуры, которые отличаются конструкцией запирающего элемента и расположением резьбовой пары. Различают такие типы задвижек:
- Клиновые (с жестким, двухдисковым или упругим клином).
- Параллельные.
- Шиберные.
- Шланговые.
В зависимости от расположения ходового узла задвижки подразделяют на два типа:
- с выдвижным шпинделем;
- с невыдвижным шпинделем.
Устройство клиновых задвижек
В такой арматуре затвором выступает клин, а седла в корпусе расположены под углом. При закрывании задвижки клин опускается в пространство между седлами и плотно прилегает к ним, обеспечивая высокую герметичность перекрывания. Клин может иметь разную конструкцию:
- Жесткий клин – металлическая пластина, сужающаяся книзу. Для надежного и герметичного перекрывания потока при изготовлении задвижки жесткий клин очень точно подгоняют под форму седел. Такой затвор очень прочный, но из-за своей жесткости может заклинивать при колебаниях температуры или давления среды. Кроме того, уплотнительные поверхности здесь довольно быстро изнашиваются.
- Двухдисковый клин представляет собой более сложное устройство – он состоит из двух плоских дисков. Диски жестко скреплены между собой под тем же углом, под которым расположены седла в корпусе. В таких задвижках нет необходимости в идеальной подгонке клина под седла, так как элементы затвора способны частично «самоустанавливаться» во время его опускания. Эта особенность обеспечивает и повышенную герметичность перекрывания. Также задвижки с двухдисковым клином меньше подвержены заклиниванию и износу уплотнительных поверхностей.
- Упругий клин состоит из дисков, скрепленных не жестко, а посредством упругого элемента. У такого затвора более простая конструкция, чем у двухдискового, но и возможности «самоустановки» меньше. При этом упругий клин также прощает некоторые погрешности при подгонке седел, он проще в изготовлении, чем жесткий затвор.
Принцип действия параллельных, шиберных и шланговых задвижек
Как разновидность клиновых иногда рассматривают и параллельные задвижки. Их затвор имеет не клиновидную форму, но по конструкции схож с двухдисковым клином. При этом диски затвора параллельных задвижек расположены параллельно друг другу. При перекрывании потока они прижимаются к уплотнительным поверхностям седел специальным клиновым грибком, который находится посредине.
Шиберные задвижки можно рассматривать как параллельные с одним диском. Это очень простые устройства, в которых поток среды отсекается плоским затвором, работающим подобно гильотине. Отдельные их модификации даже оснащаются ножевым затвором для разрушения частиц среды, попавших в корпус во время перекрытия трубопровода. Такая арматура используется с загрязненными средами, в которых есть много механических примесей. По герметичности перекрывания она существенно уступает клиновым задвижкам.
Шланговые устройства принципиально отличаются от остальных типов и по конструкции, и по принципу действия. Их относят к задвижкам, поскольку здесь выполняется классический принцип действия задвижки – просвет трубы перекрывается при опускании штока перпендикулярно потоку. У шланговых моделей нет затвора как такового, а через корпус проложен гибкий шланг. Когда трубопровод нужно перекрыть, при вращении маховика опускается шпиндель, который просто пережимает этот шланг.
Подобная конструкция полезна в трубопроводах, по которым транспортируются очень агрессивные среды. Наличие шланга в полости арматуры исключает контакт металлических элементов со средой и предупреждает их коррозию.
Как работают задвижки с выдвижным и невыдвижным штоком
Ходовой узел задвижки – резьбовое соединение шпиндель-гайка – основной элемент, который передает усилие от вращения маховика к затвору. Этот узел может быть расположен как в полости арматуры, так и снаружи:
- Выдвижной шпиндель соединен с затвором своим нижним концом. Гайка расположена снаружи, и при вращении маховика шпиндель выдвигается вверх на величину хода затвора. Такая конструкция исключает контакт ходового узла с рабочей средой, что продлевает срок службы арматуры и позволяет использовать ее с более агрессивными средами (или при высоких температурах). Задвижки с выдвижным шпинделем более надежны и просты в обслуживании, поскольку существует свободный доступ к сальниковому уплотнению. Единственный минус подобных устройств – увеличенный вес и большая строительная высота, а также необходимость оставлять свободное место над маховиком для выдвижения шпинделя при открывании арматуры.
- У задвижек с невыдвижным шпинделем ходовой узел находится в полости задвижки. Шток закреплен верхним концом и не меняет своего положения при открывании и закрывании устройства. Во время вращения маховика затвор вместе с ходовой гайкой передвигается вверх или вниз относительно шпинделя. Поскольку у таких устройств резьбовое соединение находится в рабочей среде, а доступ к сальнику закрыт, они менее устойчивы к агрессивным средам и сложным рабочим условиям. Их не устанавливают на ответственных объектах, но используют в обстоятельствах, когда важна малая строительная высота и небольшой вес.
Задвижка — это один из механизмов запорной трубопроводной арматуры. Ее назначение заключается в полном или частичном перекрытии потока технологической среды, движущейся по трубопроводу. В зависимости от функций, выполняемых устройством, задвижки могут относиться к запорным или регулирующим типам арматуры.
Область применения задвижек достаточно широка. Их устанавливают, как на бытовых трубопроводах небольшого сечения, по которым осуществляется движение воды, газа, так и на магистральных, промышленных трубопроводах. В промышленных условиях по ним может перегоняться практически любой тип технологической среды, в том числе и агрессивной, токсичной, жидкой, газообразной, вязкой.
Конструктивно различаются два основных типа задвижек:
Конструкция клиновой задвижки
Задвижка данного вида получила свое название благодаря форме запирающего элемента — в виде клина. Клиновый механизм двигается в перпендикулярном направлении по отношению к потоку протекающей среды.
Корпус задвижки выполняется из стали, в том числе нержавеющей, чугуна или сплавов цветных металлов. На корпусе, с обоих концов, располагаются детали, которые обеспечивают закрепление задвижки на поверхности трубопроводов. Эти крепления могут быть трех видов: фланцевые, муфтовые, пригодные для приварки.
Внутреннее устройство корпуса представлено шпинделем и гайкой, имеющей резьбу. Когда начинается вращение одной из данных составляющих, затвор перемещается в определенное положение.
Герметичность перекрытия потока обеспечивается уплотнителями, которые располагаются под определенным углом один к другому.
Для качественной работы запорного устройства важно, чтобы все внутренние детали, а также корпус, выполнялись из материалов со следующими характеристиками:
· нейтральных к технологической среде, проходящей через них;
· не подвергающихся коррозии:
· имеющих высокую пропускную способность с учетом давления среды и ее температуры.
По типу управления задвижки в невыдвижным шпинделем могут быть механическими (приводятся в движение маховиком) или обладать редукторным приводом. Маховики обычно применяют на трубопроводах с диаметром не более 150 мм. Если существует необходимость в управлении запорным механизмом на расстоянии, то задвижки могут снабжаться электроприводом.
Особенности задвижки с невыдвижным шпинделем
Принцип функционирования задвижки заключается в поступательном перемещении вверх-вниз запорного элемента — шпинделя. Задвижка клиновая с невыдвижным шпинделем отличается наличием жестко закрепленного на маховике штока (шпинделя). А гайка неподвижно фиксируется в корпусе.
Затвор поступательно перемещается и осуществляет свою деятельность по перекрытию потока среды при вращении маховика и штока через резьбовую гайку. При полном опускании вниз — происходит перекрытие движения, при подъеме — шпиндель передвигается внутрь затвора и вместе с ним перемещается в камеру, тем самым, не препятствуя продвижению потока.
Важную функцию в задвижке с невыдвижным шпинделем выполняют уплотнители. Они обеспечивают герметичность перекрытия движения среды. Уплотнители чаще всего изготавливаются из металла. В случаях, когда затворы выполнятся обрезиненными, для производства уплотнителя используется, кроме металла, резина.
Отличия параллельной задвижки
В отличие от клиновой задвижки в параллельной уплотнительные поверхности располагаются параллельно друг к другу. В них затвор имеет форму диска. Различают однодисковые и двухдисковые задвижки. Положительным свойством двухдисковой задвижки является ее отличная герметичность.
Параллельная задвижка с невыдвижным шпинделем обладает невысоким гидравлическим сопротивлением. Это свойство позволяет применять запорную арматуру данной конструкции на трубопроводах, по которым технологическая среда продвигается с высокой скоростью. Задвижки с параллельной конструкцией устанавливаются на трубопроводы, по которым осуществляется движение технологической среды с давлением до 10 бар. До появления шаровых кранов и дисковых затворов параллельная задвижка была наиболее использованным механизмом запорной арматуры.
Преимущества и недостатки невыдвижного шпинделя
Основным достоинством задвижки с невыдвижным шпинделем является ее меньшая высота по сравнению с конструкцией с выдвижным шпинделем, поскольку во многих случаях при установке на трубопровод наблюдается ограниченность пространства, не позволяющая монтировать механизмы с выдвижными штоками. Подробное описание задвижки с невыдвижным шпинделем на этой странице .
Относительным недостатком данного вида запорной арматуры специалисты считают сложность проведения технического обслуживания и ремонта штока, так как он скрыт внутри корпуса.
Современные трубопроводы сложно представить без запорной арматуры. Задвижки, затворы, вентиля, клапана – все эти изделия позволяют регулировать давление в системах трубопроводов вплоть до полного перекрытия транспортируемой среды. Запорная арматура устанавливается на любом типе трубопровода – нефть, газ, пищевое производство, вода, пар и т.д. Ассортимент запорной арматуры разнообразен, и подбирается под любую транспортную среду и условия. Самой объемной группой запорно-регулирующей арматуры по распространению являются задвижки. Широкое применение задвижки получили благодаря универсальности конструкции и высоким эксплуатационным показателям (температура окружающей и транспортируемой среды, давление, щелочные/кислотные среды и т.д.). По степени герметичности задвижки делятся на классы А, В, C, D, B1, C1, D1. Классы герметичности регламентируются по ГОСТ 9544-2005.
- Клиновые задвижки
- Параллельные задвижки
- Шланговые задвижки
- Шиберные (или ножевые) задвижки
Если абстрагироваться от нюансов, строение задвижки в общих чертах представляет собой стальной или чугунный корпус и крышку, которые соединены между собой. От корпуса отходят присоединительные патрубки, через которые запорная арматура врезается в трубопровод. По вариативности видов присоединений можно выделить основные типы задвижек:
- Приварные – патрубки представляют собой трубы соответствующие диаметру трубы, которые с помощью электродуговой сварки врезаются в трубопровод. Встречаются не так часто.
- Фланцевые. На концах патрубков находятся фланцы, через которых и происходит монтаж на трубопроводе. Такой тип соединения более распространен, т.к. позволяет произвести быстрый герметичный монтаж задвижки, а так же обеспечивает дальнейший простой демонтаж арматуры, если таковой понадобится.
- Муфтовые задвижки – самый редкий вид присоединения, встречается до диаметра 50 мм.
Основной запорной деталью в задвижке является клин (который может быть обрезиненным, а может быть стальным). При прокручивании штока (шпинделя) клин перемещается в теле задвижки перпендикулярно движению потока среды трубопровода. В закрытом состоянии клин герметично прилегает к уплотнительным седлам, которые располагаются с двух сторон от клина чаще всего под углом. При вращении маховика (или штурвала) происходит прокручивание шпинделя вокруг своей оси, что приводит в движение сам клин. Это очень упрощенная схема клиновой задвижки, которая может отличаться в деталях у разных производителей.
Корпус задвижек может быть выполнен из латуни, бронзы, стали и чугуна. Латунные и бронзовые задвижки выпускаются в муфтовом исполнении и используются крайне редко. Стальные задвижки чаще используются при высоких температурах внутренней среды. Чугунные задвижки устанавливаются на большинстве объектов ЖКХ ввиду дешевизны и простоты монтажа, но требуют бережного отношения при установке, так как чугун очень хрупок и может расколоться при ударах, скручивании и сжатии.
В последнее время большую популярность приобрели задвижки, оснащенные электроприводом. Электропривод позволяет быстрее открыть или закрыть запорный механизм, причем делать это удаленно. Достаточно одного оператора, который будет контролировать работу задвижек на участке трубопровода.
Конструкционные типы задвижек
Так как устройства задвижек незначительно, но все же отличаются, есть смысл остановиться на каждом типе подробнее.
Клиновые задвижки — в подобных задвижках используется жесткий, обрезиненный или двусторонний клин, который плотно примыкает под углом к седлам и герметично перекрывает поток. В зависимости от эксплуатационных параметров выбирают тот или другой вариант клина:
- Жёсткий клин – позволяет достичь надежной герметичности узла, но требует высокой точности подгонки клина и уплотнительных седел (в идеале вытачивается идентичный угол на клине и седлах, только так достигается высокая герметичность устройства). Основными недостатками можно считать частые заклинивания из-за перепадов температур во внутренней среде, а так же износа резиновых прокладок и уплотнительных колец. Если механизм задвижки заклинило, то открыть ее очень сложно!
- Двухдисковый клин – такой вариант исполнения запорного механизма подразумевает два диска, соединенных между собой. Благодаря такой конструкции клин самовыравнивается при примыкании к уплотнительным седлам, что позволяет допустить некоторые огрехи при вытачивании угла седел и клина. Невзирая на то, что двухдисковый клин усложняет механизм запорной арматуры и повышает стоимость изделия в целом, плюсы такого варианта очевидны – долгий срок службы резиновых уплотнителей, надежная герметичность, меньше усилий, требуемых для открытия/закрытия механизма.
- Упругий клин – это разновидность двухдискового запорного элемента. Два диска стыкуются между собой упругим материалом, способным деформироваться и подгоняться под седла при закрытии затвора. Таким образом, упругий клин представляет собой золотую середину между жестким клином и двухдисковым. Например, упругий клин позволяет пренебречь точной подгонки к седлам, а его строение более надежное, чем у двухдискового механизма.
Параллельные задвижки от всех остальных отличаются тем, что уплотнительные кольца расположены не под углом, а строго параллельно, и сам запорный механизм представляет собой два диска, которые с помощью особого клина плотно прилегают к уплотнительным седлам.
Шиберные задвижки (которые чаще называют ножевыми) – еще более простая конструкция, в которой затвор расположен строго перпендикулярно току среды. Чаще всего устанавливается на канализациях, пульпопроводах и прочих системах, где среда густая и не требуется высокая герметичность узла. В таком случае запорный элемент как бы разрезает транспортируемый поток, за что задвижки и получили название ножевые.
Шланговые задвижки – самый необычный вид задвижек, принципиально отличающийся от остальных и встречающийся наиболее редко. Такой тип задвижек не имеет ни уплотнительных седел, ни запорного элемента как такового. Представляет собой резиновый шланг, транспортирующий чаще всего вязкую среду и проходящий через тело задвижки. С помощью штока шланг пережимается и полностью перекрывает движение в путепроводе. Обычно такие задвижки используются на трубопроводах небольшого диаметра, где в качестве среды выступают пульпа, шлам, различные примеси и т.д.
Расположение шпинделя
По типу выдвижения шпинделя задвижки можно разделить на две большие группы:
- Задвижки с выдвижным шпинделем – представляют собой конструкцию, где шпиндель вынесен за пределы корпуса задвижки, не контактируя с транспортируемой средой. Таким образом, резьбовое соединение доступно для ухода и осмотра и не подвергается коррозии в теле задвижки. Но такая конструкция имеет ряд минусов – из-за того, что при открытии потока шпиндель выдвигается из задвижки на длину, равную как минимум диаметру трубопровода, требуется место для легкого доступа к такому механизму. Из-за особенностей конструкции увеличивается масса и строительная высота, что тоже важно учитывать при проектировании трубопровода. Зато такие изделия можно устанавливать на особо важные объекты, так как срок службы сальников и прочих рабочих элементов механизма увеличен, и есть возможность контролировать состояние резьбы шпинделя и проводить своевременный ремонт и обслуживание.
- Задвижки с невыдвижным шпинделем – в таких устройствах ходовой узел гайка-шпиндель находятся полностью в теле задвижки, не выдвигаются за пределы задвижки и контактируют с транспортируемой средой. Ввиду этого шпиндель и уплотнительные элементы подвергаются коррозии среды. Такие задвижки рекомендуется ставить на трубопроводы, транспортирующие воду, нефть и прочие неагрессивные жидкости без примесей, так как в ходе эксплуатации невозможно следить за состоянием шпинделя и произвести плановый ремонт, не разбирая задвижку. Из-за этого такую арматуру не рекомендуется ставить на особо важные трубопроводы, зато они незаменимы в узких колодцах и других труднодоступных местах из-за относительно небольших габаритов.
Преимущества и недостатки задвижек
Задвижки – самый популярный тип запорной арматуры, применяющийся в нашей стране. Это обусловлено следующими преимуществами:
- Относительно простая конструкция запорного механизма;
- Сравнительно небольшая монтажная длина, что удобно для колодцев, нефтяных скважин и т.д.;
- Вариативность использования – задвижки можно применять на различных типах трубопроводов с самыми разными эксплуатационными параметрами;
- Возможность изменения направления потока транспортируемой среды в обратную сторону.
- Невысокое гидравлическое сопротивление;
Последний благоприятный фактор повлиял на широкое применение задвижек на магистральных трубопроводах, где отсутствие гидравлического сопротивления подходит для высоких скоростей и давления транспортируемой среды.
К основным минусам задвижек можно отнести:
- Длительное время открытия/закрытия механизма;
- Увеличенную строительную высоту (особенно актуально для задвижек с выдвижным шпинделем, т.к. шпиндель выдвигается как минимум на диаметр условного прохода)
- Быстрый износ резиновых уплотнительных колец, трудоемкий ремонт и обслуживание деталей внутри корпуса задвижек;
- Дорогой ремонт при невысокой цене на задвижки – зачастую ремонт задвижки составляет минимум 50% от ее первоначальной стоимости.
Задвижки являются одним из важнейших элементов в трубопроводе. Их принцип работы основан на перекрытии потока газообразных и жидких сред посредством изменения площади проходного сечения в системах, сооружённых из труб диаметром 50 - 2000 мм, функционирующих при диапазоне рабочих давлений от 4 до 200 кгс/см2, температурах среды не выше 565 ºС.
Выпускается много разновидностей задвижек, имеющих конструктивные особенности и рассчитанных на эксплуатацию в средах с разным уровнем агрессивности, температурным режимом.
Обычно необходимость установки запорной арматуры того или иного вида продумывают ещё на этапе проектирования трубопровода. Так как от правильного выбора конструкции, качества её сборки, соответствия изделия определённым параметрам и стандартам, напрямую зависит надёжность и безопасность всего инженерного сооружения.
Общие принципы работы
Существует множество конструктивных типов запорных устройств, обеспечивающих плавное перекрытие потока. Что касается задвижек, то их принцип работы на трубопроводе основан на перпендикулярном перемещении запирающего или регулирующего органа относительно оси потока содержимого в системе вещества.
Конструктивно задвижка представляет собой цельный литой или сварной корпус, который удерживает во внутренней полости определённую часть рабочей среды.
Для присоединения к процессу он оснащается входным и выходным патрубками с концами под монтаж , для цапковых или штуцерных соединений, а также под приварку.
Корпусные детали изготавливаются из чугуна, разных марок стали или цветных металлов, покрываются для защиты от коррозии со всех сторон эпоксидным покрытием.
Допустимая величина пропуска среды при закрытом затворе должна соответствовать нормам, установленным .
Работа клиновой задвижки
К клиновым относятся устройства, имеющие подвижную деталь затвора в форме сужающейся к концу пластины, за что и получившую название «клина».
Внимание! Функциональное назначение - это полное перекрытие потока рабочего материала, для регулирования расхода изделие применяется в исключительных случаях.
В таких устройствах уплотнительные поверхности на сёдлах располагаются параллельно материалу уплотнительных элементов на затворяющем органе и образуют некоторый угол к оси, вдоль которой направлено передвижение клина.
Принцип работы основан на перекрытие проходного отверстия посредством поднятия и опускания запорного органа в перпендикулярном направлении к движущемуся рабочему материалу.
Затвор поднимается за счёт накручивания на шпиндель - специальную ось с длинной резьбой на конце, образующую резьбовую пару с гайкой, закреплённой на затворном элементе. Шпиндель при получении вращательного момента от ручного или электропривода начинает совершать движения вращательного, вращательно-поступательного или поступательного характера и увлекает за собой клин.
Подробнее об устройстве и принципе работы клиновой задвижки на воду смотрите на видео.
Разновидности конструкции клина
Принцип работы клиновых задвижек также зависит от типа затвора. Он может изготавливаться в виде:
Достоинства и недостатки клиновых устройств
К преимуществам клиновых задвижек можно отнести обеспечение повышенного уровня герметичности проходного сечения в закрытом положении, несложный принцип работы, а также небольшую величину усилия, необходимого для соединения деталей запорного узла с максимально возможным уплотнением.
Этому способствует образование почти прямого угла между направлениями вектора усилия привода и вектора усилия, воздействующего на плоскость уплотнительной поверхности затворного элемента. Вследствие чего даже небольшая по величине сила, проходящая через шпиндель, может оказать значительное воздействие на контактирующие плоскости уплотнений.
Недостатками устройств с таким принципом работы являются:
- необходимость в обустройстве полости корпуса направляющими для центрирования клина;
- быстрый износ уплотнителей на затворе;
- сложность технологии получения герметичности в затворяющем элементе.
Модели с выдвижным и невыдвижным штоком
Большое значение при выборе модификации клиновой задвижки для определённых условий эксплуатации имеет месторасположение и принцип работы ходового узла. В зависимости от того, находится он внутри корпуса или вне его полости, аппараты подразделяются на изделия с выдвижным и невыдвижным штоком.
Общие технические характеристики
Устройство и принцип работы запорной арматуры с выдвижным штоком
В задвижках, имеющих выдвижной шток, часть шпинделя с резьбой и ходовая гайка выдвинуты за границы корпусных деталей. Другим концом он жёстко соединён с затворяющей деталью.
Маховик вращаясь через резьбовую гайку приводит в движение шток, который в свою очередь заставляет поступательно перемещаться затвор.
При этом шпиндель верхним концом выдвигается из корпуса на величину хода затворного органа. Благодаря такому принципу работы ходового узла транспортируемое вещество не оказывает негативного влияния на резьбовую пару, а также менее подвержен износу сальниковый уплотнитель.
Внимание! При размещении параллельной задвижки с выдвижным штоком необходимо предусмотреть для выхода шпинделя над сальником крышки свободное пространство размером не менее диаметра проходного отверстия.
Устройство и принцип работы запорной арматуры с невыдвижным штоком
В этих моделях резьбовой конец штока жёстко фиксируется с маховиком, а ходовая гайка крепиться уже внутри корпуса к затвору. При вращении шпинделя происходит накручивание гайки на конец шпинделя, вследствие чего, начинает перемещаться подвижная часть затвора.
Ходовой механизм таких задвижек находится в рабочей среде и поэтому может повреждаться под действием абразивных частиц, находящихся в составе транспортируемого вещества, или быстро корродировать. Эти недостатки накладывают ограничения на работу изделий в нефтепроводах, системах транспортирующих морскую воду, химически агрессивные составы.
Модели с электроприводом
Относится к более современным запорным устройствам, которые с успехом применяются для работы в технологических трубопроводах промышленного назначения и в жилищно-коммунальном хозяйстве. Электрический привод отвечает за своевременное закрытие и открытие запора, удерживание его в промежуточном положении, если того требует технология, а также осуществляет автоматическое отключение задвижки в момент аварий. Блок управления электроприводом монтируется либо на корпусе агрегата, либо монтируется в специальном шкафу, на стойках или располагаются в удалённом месте.
Подробности об устройстве и работе электропривода на задвижке на примере серии УРПС БИРС 13. NL смотрите на видео.
Устройство и принцип работы электрического аппарата
Приводной механизм соединяется со шпинделем задвижки с помощью специальной втулки и состоит из электрического двигателя и редуктора.
Принцип его работы заключается в следующем: при поступлении управляющих сигналов двигатель оказывает воздействие через передаточный механизм на шпиндель, который в свою очередь открывает/ закрывает затвор или отставляет его в промежуточном положении.
В оснащение современных электроприводов также входят концевые выключатели и ограничения крутящего момента. Они выполняют отключение питания электродвигателя в момент достижения затворным органом крайних положений или при возникновении усилия, воздействующего на шток, выше установленного значения.
Возможность ограничить крутящий момент при заклинивании или засорении затвора позволяет предотвратить выход из строя задвижки и привода.
Благодаря такому принципу работы на крупных магистралях можно создать единый пункт управления всеми задвижками, оснащёнными электроприводом.
Данный способ управления запорным органом очень эффективен, поскольку является надежным и имеет долгий срок службы.
Внимание! Для отключения в случае неисправности электропривода или возникновения других внештатных ситуаций задвижка укомплектована ручным дублёром - маховиком.
Работа шиберной задвижки
Шиберные задвижки обладают способностью пропускать большие объёмы рабочих материалов, а также осуществлять фильтрацию, измельчение проходящих через них примесей и дозирование полезных компонентов.
Исходя из этих возможностей и особенностей принципа работы входящих в их конструкцию узлов, изделия широко применяются в , в технологических трубопроводах химических, нефтегазодобывающих, строительных, целлюлозно-бумажных, горнодобывающих производств.
Шиберные задвижки типа ЗМС используются для перекрытия напорных линий в оборудовании фонтанного, устьевого и нагнетательного типа, манифольда буровых установок.
Внимание! Шиберные задвижки всегда устанавливаются в вертикальном положении, так чтобы ножевые пластины располагались перпендикулярно ходу рабочего потока.
Устройство и принцип работы арматуры шиберного типа
Металлический шибер представляет собой плиту или острую отполированную и заточенную пластину, имеющую форму ножа или гильотины. На его острых концах установлены крепкие уплотнители (металлические или синтетические), повышающие износостойкость основной рабочей детали, особенно при функционировании в агрессивных средах с большим количеством крупных гранул и примесей.
При производстве уплотнителей используют синтетические материалы, стойкие к химическим воздействиям и перепадам температур:
- нитриловую резину;
- этиленпропилендиеновый каучук;
- эластомеры для горячих сред;
- кремнийорганическую резину.
Задвижки шиберного типа имеют простой и одновременно надёжный принцип работы. Он заключается в передачи усилия от воздействия ручного, автоматизированного или механического механизма управления на шток или шпиндель, который в свою очередь приводит в движение шиберный элемент для полного или частичного перекрытия проходного отверстия.
Наглядно принцип работы шиберной задвижки показан на видео.
При этом шпиндель может иметь выдвижную и невыдвижную конструкцию. Герметичность выдвижного штока обеспечивается сальником, изготовленным из синтетических хлопчатобумажных волокон, графита и др.
Представляет собой элемент трубопроводной арматуры для запора или регуляции, перемещение которого перпендикулярно потоку рабочей среды. Это один из самых распространенных видов . Это устройство невероятно распространено для применения технологических и транспортных трубопроводов, диаметр которых колеблется в пределах 15-2000 мм, в системах ЖКХ, водо- и газоснабжения, нефтяных трубопроводах, энергетических и т. п. Рабочее давление в процессе эксплуатации может достигать до 25 МПа, а температура – 565°C. Одна из разновидностей запорной арматуры – фланцевая задвижка клиновая с выдвижным шпинделем и с вращаемым. Рассмотрим ее место в разнообразии рассматриваемых элементов, недостатки и преимущества.
Почему именно задвижка?
Популярность использования в качестве запорной арматуры обусловлена наличием ряда преимуществ:
- простота конструкции;
- небольшая строительная длина;
- использование в различных условиях;
- небольшое гидравлическое сопротивление.
Последнее из четырех перечисленных качеств особенно ценится при использовании в магистральных трубопроводах, характеризующихся высокой скоростью перемещения внутренней среды.
Но нельзя не отметить наряду с преимуществами имеющиеся недостатки:
- большая строительная высота (особенно если задвижки с выдвижными шпинделями);
- время, требующееся на закрытие и открытие;
- быстрый износ уплотнений в корпусе и затворе, сложность их последующего ремонта.
Задвижка шиберная
1-шибер; 2-пластина направляющая; 3-седло; 4-корпус; 5-кольцо; 6-шток; 7-пакет уплотнений; 8-маховик; 9-указатель; 10-корпус подшипников; 11-крышка; 12-масленка; 13-кольцо.
Как правило, устройство не предназначено для регулировки расхода рабочей среды и в процессе применения занимает крайние положения: либо «открыто», либо «закрыто».
Самый распространенный вариант управления задвижкой – вручную, при помощи штурвала. Тем не менее нередки случаи, когда элементы снабжены электро-, гидро-, реже пневмоприводами. Если ручное управление предусмотрено для задвижек большого диаметра, то они оснащаются редуктором с целью снижения усилий при открытии и закрытии.
В зависимости от движения шпинделя, данный вид запорной арматуры подразделяется на элементы с выдвижным или вращаемым шпинделем. Отличие в совершаемых движениях: поступательные или вращательно-поступательные в первом случае и исключительно вращательные во втором.
Но главным признаком, по которому осуществляется классификация задвижек, является конструкция элемента. Различают следующие виды:
- задвижка параллельная фланцевая;
- задвижка шланговая фланцевая.
Устройство задвижки, принцип действия
Попросту говоря, конструкция представляет собой корпус и крышку, между ними – полость с рабочей средой под давлением, здесь же расположен затвор. К двум концам корпуса присоединены задвижки к трубопроводу. Внутри корпуса обычно размещают два седла, расположение которых может быть как параллельным, так и под углом. К уплотнительным поверхностям седел при закрытии задвижки прижимаются уплотнители затвора.
Шпиндель или шток обеспечивают возможность движения затвора перпендикулярно пути следования рабочей среды.
Шпиндель с одной стороны соединяется с затвором, а с другой – крышкой и сальником в целях совмещения с системой управления задвижкой.
Клиновая задвижка фланцевая: основные разновидности
Отличие клиновых задвижек заключается в том, что седла размещены под углом (а задвижки параллельные характеризуются параллельными седлами), затвор же исполнен в виде клина, который может быть жестким, упругим или двухдисковым. В закрытом положении клин плотно входит в промежуток между седлами. Тип используемого клина зависит от условий использования.
Жесткий клин способствует прочной герметизации запорного элемента, но есть важное условие: необходима точная обработка, чтобы угол клина идеально совпал с углом между седлами. Но существует вероятность заклинивания, а так могут возникнуть сложности при открытии из-за перепадов температур, износа, коррозии.
Название двухдискового клина говорит само за себя. Он образуется скрепленными между собой под углом двумя дисками. Диски сами корректируют свое расположение относительно седел, в связи с чем никакие погрешности при изготовлении не влияют на герметизацию. При использовании данного вида клинового затвора значительно снижена вероятность заклинивания, а также износ уплотнителей. Затворный элемент этого типа характеризуется высокой герметичностью и отсутствием необходимости прилагать большие усилия для закрытия затвора.
Упругий клин представляет собой модификацию двухдискового. В данном варианте скрепление дисков осуществляется при помощи упругого элемента, который способен к изгибам, способствующим более тесному контакту между уплотнителями при затворе. Если сравнивать с двухдисковым, то данный затвор менее способный к самоустановке, тем не менее какие-то деформации он способен компенсировать. К достоинствам следует отнести отсутствие необходимости сложной подгонки затвора по корпусу, да и сама конструкция проще. В основном упругий клин собрал в себе достоинства иных клиновых затворов, максимально избежав их недостатки.
Где размещается ходовой узел
Наиболее распостранены фланцевые клиновые задвижки. Чаще всего они служат для перекрытия или пропуска движения рабочей среды по трубопроводу.
При эксплуатации задвижек немалую роль играет размещение ходового узла, а именно резьбового совмещения шпиндель-гайка. Расположение может быть как внутри задвижки, так и вне корпуса.
Задвижка параллельная с выдвижным шпинделем используется в случае необходимости обеспечения высокой надежности трубопроводной арматуры.
Конструкции, в которой резьба шпинделя и ходовая гайка размещены снаружи корпуса трубопроводной арматуры, – это задвижки выдвижные с шпинделем. Нижний конец шпинделя совмещен с затвором. Когда ходовая гайка совершает вращательные движения в процессе открытия задвижки, шпиндель осуществляет поступательное перемещение. Край шпинделя выдвигается на длину затвора.
Задвижка с выдвижным шпинделем обеспечивает отсутствие негативного воздействия рабочей среды и беспрепятственный доступ к ходовому узлу.
Однако задвижки параллельные с выдвижными шпинделями обладают и недостатками:
- увеличение строительной высоты и массы;
- необходимость обеспечивать дополнительное свободное место для выхода шпинделя.
В резьба расположена внутри, в процессе открывания отсутствует выдвижение данного элемента из крышки. В процессе открытия при вращении шпинделя ходовая гайка совмещается с затвором, т.е. наворачивается на него, вытягивая затвор.
Данный тип задвижек редко используется, так как ходовой узел в них, как правило, погружен в рабочую среду, что способствует развитию защиты от коррозии и абразивного воздействия, а также уменьшения надежности ходового узла в связи со сложностью доступа.
Производство: материалы и способы
Уплотнение задвижек изготавливается в нескольких вариантах: без колец, с кольцами из фторопласта, латуни, с наплавкой из коррозионностойкой стали. Если корпус изделия алюминиевый или чугунный, то используют метод литья. Он же применяется и для некоторых стальных задвижек. Если же материал – титановый сплав, то при изготовлении используют метод сварки заготовок из листового проката.