Применение устройств задвижки для трубопроводов клинового типа: особенности, устройство, виды

Какими бывают задвижки для трубопроводов, устройство и принцип работы

Эксплуатация любой трубопроводной промышленной магистрали предусматривает наличие элементов, перекрывающих поток жидкости, газа, сыпучих материалов и других видов рабочих тел при необходимости обслуживания или ремонта. Функции запора и регулировки потока движущегося вещества в линиях выполняют задвижки для трубопроводов, имеющие различное назначение и конструктивное исполнение.

Область применения

Задвижки используют в качестве запорной и регулирующей поток арматуры в трубах, иногда с их помощью управляют объемом подачи за счет снижения условного диаметра прохода.

Задвижки редко применяются в быту, в основном они служат для регулировки водо- и газоснабжения в жилищно-коммунальном хозяйстве, в магистралях для транспортировки газа, нефти, пищевой и химической промышленности при подаче технологических компонентов в производственном процессе.

Запорные элементы используют на трубопроводах с большими условными диаметрами прохода, применяемые материалы изготовления – недорогие черные и цветные металлы в различных сочетаниях.

Рис.1 Запорное оборудование для водоснабжения

Что такое задвижки: назначение и основные конструктивные элементы

Задвижкой называют вид трубопроводной арматуры, предназначенной для перекрытия или регулирования потока вещества, проходящего по магистрали. Они могут работать в среде с газообразными, сыпучими, жидкими веществами различной вязкости и химической активности.

Основными конструктивными элементами в системе задвижки любой конструкции являются:

  • Корпус. Состоит из основной части и крышки, первая помещается непосредственно в магистраль, а вторая служит для крепления и управления перемещением запорного элемента. Корпус выполняют из металла: стальных сплавов, нержавейки, латуни, алюминия, ковкого чугуна, последний покрывают антикоррозионными слюдосодержащими красками или эпоксидными грунтовками.
  • Запор. Элемент (заслонка) имеет конструктивное исполнение в виде металлического клина, шибера, диска или гибкой трубы из эластичных материалов, для повышения герметичности металл иногда покрывают резиной (эластомер). При перемещении узел плотно входит в профильное седло, расположенное в корпусе, и герметично перекрывает канал.
  • Приводная система. Предназначена для управления перемещением заслонки в узле, представлена механическими конструкциями в виде маховика, перемещающегося на выдвижном или стационарном штоке, также используются пневматический, электрический и гидравлический приводы.

Рис. 2 Трубопроводные задвижки из стали – параметры по ГОСТ 9698-86

Достоинства задвижек

Основные параметры задвижек регламентированы ГОСТ 9698-86, используемые в промышленности изделия имеют следующие особенности:

  • Простота конструкции. Корпус состоит из основной части, помещаемой в линию посредством фланцевого или муфтового резьбового (для малых диаметров) соединения, его крышка крепится гайками или болтами – это упрощает процедуру установки, демонтажа и ремонта устройства.
  • Высокие технические характеристики. Задвижная арматура в зависимости от назначения и условий эксплуатации выдерживает рабочую температуру от -60 до +565 С., давление от 0,16 до 25 Мпа. (1, 6 – 250 бар.) в стальных конструкциях. При этом предел давлений для чугуна составляет 25 бар., для изделий из цветных металлов – 40 бар.

Рис. 3 Запорная чугунная фланцевая арматура

  • Универсальность. Устройства могут работать в магистралях любого назначения с высокой химической активностью передаваемых веществ, рассчитаны на использование в трубопроводах диаметров от 15 до 2000 мм.
  • Высокие гидравлические характеристики. Задвижные устройства подбирают по внутреннему диаметру трубопроводов, имеющему стандартные значения, поэтому они не влияют на гидравлическое сопротивление в линии. Плавное перемещение заслонки при перекрытии потока транспортируемого вещества позволяет избежать гидравлического удара в системе. Конструкция задвижных элементов и корпусного седла рассчитана на создание высокой герметичности перекрываемого канала.
  • Хорошая ремонтопригодность. Монтаж и ремонт арматуры и фитингов с задвижками легко провести при наличии простого инструмента и комплектующих – разводных сантехнических ключей, прокладок. Заслонки и прокладки в случае износа просто снять и поменять на новые.
  • Длительный срок службы. Корпусные детали и затворы изготавливаются из прочных долговечных материалов, рассчитанных на использование в конкретной рабочей среде, внутренние заслонки делают из коррозионно-устойчивых металлов – это существенно увеличивает их эксплуатационный срок.

Рис. 4 Виды задвижек из цветных металлов

Минусы

При изготовлении запорной арматуры для удешевления часто используют чугун, подобные конструкции имеют следующие недостатки:

  • Высокий вес задвижек затрудняет монтаж узлов при больших диаметрах трубопроводов – может понадобиться несколько рабочих или специальная подъемная техника для удержания массивной детали. К примеру, вес чугунного запора с условным проходом 1600 мм. Согласно ГОСТ 9698-86 составляет 10025 кг.
  • Чугун относится к коррозионно неустойчивым материалам, со временем его внутренняя поверхность ржавеет, покрывается раковинами и известковым налетом – это приводит к нарушению герметизации при перекрытии потока.
  • Еще к одним недостатком чугуна относится его хрупкость, приводящая к необратимой поломке изделия при сильных ударных воздействиях.
  • Дешевое сальниковое уплотнение с набивкой, какое находит применение в бюджетных чугунных изделиях, не является достаточно герметичным по сравнению с современными торцевыми уплотнениями – в процессе его эксплуатации нередко возникают утечки транспортируемого вещества.

Рис. 5 Принцип работы затвора клинового типа

Задвижки для трубопроводов – виды и классификация

Задвижные узлы имеют разные конструктивные и физические параметры, по конструкции и классификации задвижек их подразделяют на следующие классы:

  1. По технологии изготовления корпуса:
  • Сварные.
  • Литые – основной метод формообразования корпусов.
  • Кованые или штампованные – технология применяется для создания высокопрочных корпусов, детали соединяются между собой сваркой.
  • Комбинированные – производятся из кованых и штампованных деталей посредством сварки.
  1. По типу уплотнения:
  • Графитоармированные, жидкометаллические.
  • Сальниковые – подвижной шпиндель или шток отделяется от рабочей среды сальниковой прокладкой, пропитанной маслом и сжатой накидной гайкой или специальной деталью – сальником.
  • Сильфонные – герметичность достигается за счет использования гофрированных упругих оболочек из металлических и синтетических материалов.

Рис. 6 Разборка клиновидной системы (корпус, вид клина задвижки)

  1. По типу передачи усилия к заслонке:
  • Вращательное – применяется в ручных механических системах, где винтовой шпиндель перемещается за счет маховика.
  • Поступательное – шток имеет цилиндрическую форму и перемещается за счет передачи ему усилия гидравлическим или электрическим способом.
  1. По типу привода:
  • Ручной – для передачи усилия используют маховик и шпиндель с резьбой.
  • Электрический – управление задвижкой происходит перемещающимся шпинделем, который является якорем электрокатушки.
  • Гидравлический – на подвижный шток с заслонкой, помещенный в герметичный цилиндр, оказывает давление гидравлическая жидкость.
  • Пневматический – шпиндель передвигается за счет давления на его поверхность сжатого воздуха.

  1. По конструктивному исполнению затворного узла:
  • Клиновые. Затвор имеет клиновидную форму, при опускании располагается между двумя наклонными седельными поверхностями.
  • Параллельные (одно- или двухдисковые, шиберные). Затворный элемент сделан в форме плоского диска или шибера, которые запирают канал, опускаясь в небольшие профильные углубления в корпусе.
  • Шланговые. При работе системы затворный механизм сдавливает эластичный резиновый шланг, перекрывая тем самым канал движения вещества.
  • Поворотные. Запорный элемент в виде диска располагается в канале трубы на его центральной линии, при работе он разворачивается вокруг центральной оси и перекрывает поток проходящего вещества.

Клиновые задвижки

Устройство задвижки данного типа представляет собой заслонку с расположенными под углом поверхностями, которая при отпускании располагается в клинообразном седельном гнезде.

Жесткий клин

Модель отличается невысокой стоимостью, простотой, жесткостью, надежностью и хорошими параметрами герметичности, при изготовлении требует использования высокоточного оборудования. Клин шарнирно подвешен к шпинделю, размещенному в верхней крышке, и опускается в канал по встроенным в корпус направляющим, система способна работать с большими перепадами давления. К недостаткам относится сложный ремонт и заклинивание при воздействии высоких температур в результате линейного расширения металла при нагревании.

Рис.8 Двухдисковый клин – конструкция

Клин с двумя дисками

Клиновые модели данного типа состоят из заслонки в виде двух размещенных под углом дисков с разжимной деталью между ними (имеет вид шарообразного грибка) – это позволяет ей самоустанавливаться, обеспечивая при этом высокую плотность перекрытия канала и исключая заклинивание.

Типы задвижек с двумя дисками имеют сложное конструктивное исполнение и соответственно дороги, их преимущества – малый износ затворных и седельных поверхностей за счет отсутствия контакта по пути перемещения, высокая степень герметизации, небольшое прилагаемое усилие для закрывания прохода.

Устройства выпускают только с выдвижным штоком, многие модели бывают с кольцевыми уплотнениями на затворных дисках, позволяющими повысить герметизацию прохода.

Рис. 9 Разновидности поворотных систем

Упругий клин

В данной конструкции привод затвора разрезан на две части и между ними расположен пружинящий элемент – это позволяет перемещаться уплотнительным элементам относительно друг друга на небольшой угол, обеспечивая тем самым лучший контакт с седельным кольцом. При изготовлении не требуется высокоточная подгонка, исключено высокотемпературное заклинивание, к недостаткам относится повышенная истираемость плоскостей клина в результате раннего вступления в контакт при опускании.

Поворотные

Устройство такого типа называют дисковым поворотным затвором, при работе диск располагается в потоке вещества и перемещается по его направлению. Диски используются в системах с диаметром трубопроводов до 1200 мм. при температурах среды от -200 до +450 С. и давлении до 600 бар. Устройство имеет простую конструкцию, малые размер и массу, хорошо герметизирует перекрываемый канал, легко ремонтируется. К недостаткам относят высокое сопротивление потоку, работу только в одну сторону, невозможность использования в среде с повышенной вязкостью и загрязненностью.

Параллельные (шиберные)

В данных устройствах поверхности седел и затворного диска параллельны, при опускании диск (шибер) герметично перекрывает проход за счет давления на его поверхность проводимой среды. К недостаткам относят большие энергозатраты на перемещение в результате трения уплотнительных колец седла и шибера на всем пути движения и соответственно повышенное истирание герметизирующих поверхностей. Используется при пониженных требованиях к герметичности, легко обслуживается и ремонтируется.

Рис.10 Шиберные параллельные задвижки

Шланговые

При транспортировке агрессивной химической среды в системе, задвижки должны иметь высокую защиту от коррозии – лучшим вариантом в этом случае является использование устройств шлангового типа. Узел имеет рабочий канал в виде эластичного гибкого шланга, который при перекрытии потока сжимается в средней части.

Рис. 11 Шланговый тип задвижки – принцип действия

Маркировка

Маркировка задвижной трубопроводной арматуры регламентируется в соответствии с ГОСТ 4666-75, она выполняется на корпусе или табличке с указанием следующих данных:

  • наименование предприятия;
  • давление, температура;
  • проходной диаметр;
  • марка стали в случае использования материалов со специальными свойствами (повышенной коррозионной, температурной стойкостью);
  • знак качества при его наличии.

Рис. 12 Примеры маркировки

Монтаж запорной арматуры в системах водоснабжения

Установка задвижки в магистральный трубопровод промышленного назначения проводится квалифицированными специалистами, при этом наиболее часто используется соединение элементов друг с другом с помощью фланцев. При проведении работ в водопроводной магистрали действуют, соблюдая следующие особенности установки:

  1. Съем запорной арматуры водопровода проводят только при отсутствии рабочей жидкости в системе, при необходимости трубы в местах соединений защищают от грязи, окалины, известкового налета.
  2. Перед монтажом запорной арматуры проверяют качество фланцев – фланцевая шайба не должна иметь трещин, царапин, выемок и прочих дефектов.
  3. Запорная арматура водопровода размещается на строго прямолинейной части магистрали и ровных участках земной поверхности – это позволяет избежать чрезмерных напряжений в местах изгибов и перекосов, вызывающих протечки. При монтаже тяжелых узлов используют дополнительные жесткие опоры.
  4. При эксплуатации не допускается прилагать чрезмерное усилие к маховикам, посредством которых приводятся в действие запорные заслонки – это может привести к поломкам и трещинам.
  5. Монтаж следует проводить с обвязкой мягким стропом, избегая крепления за шток или штурвал и стараясь не повредить защитное покрытие – это приводит к преждевременной коррозии. Падение с высоты и механические удары недопустимы.

Рис. 13 Способы монтажа и настройки запорных устройств

Перед выбором запорной арматуры необходимо учитывать ее характеристики в соответствии с ГОСТ – наиболее высокими параметрами обладают стальные промышленные изделия. Для бытового использования подходят задвижные узлы для трубопроводов из цветных металлов – они имеют небольшие размеры условного прохода и доступный монтаж с помощью резьбовых муфт.

Ознакомительное видео про задвижки для трубопроводов

Что такое водопроводные задвижки: конструкция и принцип действия, виды и правила подсоединения

Задвижки для трубопроводов – вид запорной арматуры, служащий для отключения системы водоснабжения или ее части путем прекращения подачи транспортируемой жидкости. Механизмы предназначены для распределения потоков воды в нужных направлениях, регулирования давления, контроля расхода ресурса посредством изменения диаметра прохода.

Разновидности задвижек для трубопровода.

Что такое и где используются

Задвижка для воды представляет собой стальной или чугунный корпус, внутри которого, вдоль центральной оси, располагаются детали запорного механизма. Оборудование размещают внутри специального смотрового колодца или кессонной камеры. Размеры технических отсеков должны обеспечивать удобство обслуживания установленной в них арматуры.

Водопроводные задвижки в зависимости от вида и назначения могут управляться как в ручном, так и автоматическом режиме. Последний более удобен, он позволяет с помощью кнопок дистанционно регулировать положение запорных элементов.

Механизмами с ручным управлением снабжаются линии подачи холодной воды, имеющие внутренний диаметр до 400 мм. Магистрали больших размеров укомплектовываются устройствами с электрическим управлением.

Задвижки применяются для технического обслуживания различных видов трубопроводных систем и устанавливаются:

Задвижка используются в трубопроводах и магистралях.

  • в местах врезки труб в центральную сеть водоснабжения;
  • на кольцевых магистралях и стояках многоэтажных зданий;
  • у основания пожарных гидрантов;
  • в качестве поворотных затворов для перекрытия ремонтных участков;
  • для обеспечения безопасной работы насосных станций.

Конструкция и принцип действия

В зависимости от технических характеристик механизмы отличаются затвором, размещением ходового узла, типом привода и способом крепления к водопроводным системам.

Основное отличие запорных устройств – это характер движения шпинделя. По этому параметру они делятся на 2 категории:

  1. С выдвижным шпинделем. При вращении маховика он перемещается вверх и часть штока выходит из корпуса наружу.
  2. С динамичным невыдвижным валом. Они меньших размеров и широко используются для транспортировки жидкостей в водопроводных системах.

Конструкция задвижки состоит из затвора, выполненного в форме клина или диска, перемещающегося вдоль седла корпуса перпендикулярно водяному потоку.

Устройства могут быть:

  1. Полнопроходными. Размер посадочного места для затвора соответствует диаметру подключенного трубопровода.
  2. Суженными. Седло меньше условного прохода магистрали, это ограничивает рабочий ход штока и уменьшает длину задвижки.

В зависимости от конфигурации запорного элемента и схемы расположения уплотнительных деталей задвижки делятся на:

  1. Клиновые. Запирающий механизм состоит из двух металлических дисков, расположенных под углом относительно горизонтальной оси. Во время вращения шпинделя кольца опускаются и за счет размещенных между ними распорных клиньев прижимаются к седлу.
  2. Параллельные. Тарельчатые детали расположены параллельно друг другу. В нижнем положении диски отсекают поток жидкости, а в крайнем верхнем – полностью открывают ее движение.

На запуск мощных задвижек вручную уходит много сил и времени, поэтому чаще применяют приборы с электромеханическим приводом, который устанавливается вместо маховика.

Для управления запорной арматурой, установленной в труднодоступных местах (под водой, в глубоких колодцах и т.п.), используют вспомогательные колонки. Вращательное усилие передается шпинделю с помощью штанги-вилки, установленной в вентиль задвижки.

Читайте также:  Трубы ПНД: что это такое, их технические характеристики и предназначение

Затворы водоснабжения

Затвор – это одна из модификаций запорных устройств, в которых управляющий элемент изготовлен в форме диска. Закрепленная на валу заслонка поворачивается, опускается в седло и перекрывает движение воды. Клапан в рабочем положении находится под углом или перпендикулярно транспортируемой жидкости.

Корпус механизма имеет усеченную цилиндрическую форму. Кожух изготавливают из чугуна, стали, полимеров и цветных сплавов. Конструкция арматуры включает в себя запорный орган, состоящий из двояковыпуклого металлического клапана и резинового уплотнительного кольца. Дисковые устройства приводятся в действие вручную при помощи рукоятки и автоматически посредством электропривода. При ручном управлении затвор с диском регулируется поворотом на 90° рычага, который крепится гайкой к штоку механизма.

Дисковые поворотные устройства могут применяться в системах водоснабжения, отопления и для подключения сантехнических приборов.

Дисковой затвор для трубопровода.

Затворы, в сравнении с задвижками, имеют небольшую длину, малый вес и ограниченное количество рабочих деталей. Корпус механизма изготавливают из материала с защитным покрытием, устойчивого к воздействию абразивных включений, которые могут находиться в рабочей среде.

Виды и классификация водопроводных задвижек

Классификация задвижек осуществляется по следующим признакам:

  1. Место установки: надземный или подземный монтаж, с использованием колодцев или без них, в помещениях или на открытом воздухе.
  2. Сейсмостойкость: задвижки рассчитаны на устойчивость к землетрясениям силой 6-10 баллов.
  3. Климатическое исполнение: способность изделий противостоять воздействию температуры и сохранять функциональность в различных регионах эксплуатации.
  4. Присоединение к магистрали: фланцевое, под сварку, комбинированное.
  5. Конструкция комплектующих: литая, штампосварная, литосварная, листовая.
  6. Типы привода: ручное (РУ) или электрическое управление (ЭП).

Задвижки выпускаются для установки на трубопроводы Ø50-2000 мм, рассчитанные на оптимальное давление до 25 МПа, с температурой рабочей среды +450…+560 °С.

Условное обозначение устройств представляет собой буквенно-цифровую комбинацию, включающую в себя следующие параметры:

  • вид арматуры;
  • тип корпуса;
  • материал уплотнительных деталей;
  • способ управления.

Задвижки для трубопровода.

Например, 31нж43нж означает:

  • 31 – задвижка;
  • нж – кожух из нержавеющей стали;
  • 43 – номер модели;
  • нж – уплотнительные кольца из нержавеющей стали.

По материалу изготовления задвижки бывают:

  1. Чугунными. Применяются для магистральных трубопроводов с постоянным движением воды, где регулировка потока жидкости осуществляется положениями «закрыто» и «открыто». Выпускаются с ручным приводом, при вращении которого затвор опускается до полного закрытия просвета трубы. Оптимальная сила напора не должна превышать 1 атмосферы, в противном случае существует риск поломки устройства.
  2. Стальными. Рассчитаны на более сложные условия эксплуатации с перепадами давления, колебаниями температуры, агрессивной рабочей средой.

Чугунные и стальные задвижки относятся к разряду ремонтируемого оборудования.

Критерии выбора задвижек

Для правильного выбора запорной арматуры нужно знать полные характеристики системы:

  1. Тип и свойства перекачиваемой жидкости.
  2. Характер работы устройств.
  3. Величину гидравлических нагрузок.
  4. Температурный режим.
  5. Допустимые габариты.
  6. Вес механизма.
  7. Способ управления приводом.
  8. Оптимальная скорость срабатывания.
  9. Герметичность.
  10. Химическая активность жидкости, материал корпуса и уплотнительных деталей (коррозийная стойкость).
  11. Наличие аварийной системы с дополнительным источником энергии.
  12. Срок службы.

При подборе параметров нужно учитывать ремонтопригодность оборудования, а также возможность его дальнейшей модернизации и автоматизации.

Одним из определяющих факторов, влияющих на выбор задвижек, является их экономичность. Выбор арматуры нужно делать, учитывая цену устройства, затраты на его обслуживание, а также целесообразность приобретения в плане экономических показателей всего трубопровода.

Соединение с трубопроводом и монтаж

На магистрали задвижки монтируются при помощи типовых фланцев с болтами или методом сварки. Сварные соединения считаются более прочными и качественными, такой способ подключения используется в трубопроводах с большим давлением, поскольку обеспечивает хорошую герметичность и снижает риск протечки.

На горизонтальных линиях водоснабжения устройства собирают маховиком вверх. На вертикальных трубопроводах они устанавливаются так, чтобы шпиндель находился в горизонтальном положении.

Подсоединение к металлическим водопроводным трубам

Монтаж задвижек на стальных трубопроводах может осуществляться двумя способами: сваркой или с помощью фланцев. Фланцевые соединения выполняют на болтах с резиновым уплотнением. Перед монтажом фасонные части и отрезки труб устанавливают таким образом, чтобы отверстия для метизов совпадали друг с другом.

Порядок выполнения операций:

  • подъем и установка задвижки в месте стыковки с трубопроводом;
  • центрирование отверстий;
  • установка прокладки и болтов;
  • затяжка соединения с помощью гаечного ключа.

Сборка запорной арматуры с помощью сварки:

  • установка задвижки;
  • центрирование отверстий по оси магистрали;
  • поддержка устройства и предварительная стыковка прихватками (сварка);
  • проверка соосности сборных единиц;
  • окончательная сварка соединения.

Запорные устройства устанавливают в смотровых колодцах или непосредственно в земле с предохранительными кожухами, предусматривая защитное покрытие для шпинделя и сальника задвижки. Для управления механизмом к маховику подсоединяют колонку (штанга-вилка) и выводят ее на поверхность.

Монтаж в систему из пластиковых труб

Соединение металлической запорной арматуры с полимерными трубопроводами производится с помощью буртовых втулок со свободными стальными фланцами и креплениями с резиновыми прижимными кольцами.

Работа с накидными деталями состоит из следующих этапов:

  1. Надеваем фланцевое кольцо на пластиковую втулку.
  2. Стыкуем трубу и втулку с помощью сварочного аппарата для полимерных труб.
  3. Устанавливаем резиновую прокладку.
  4. При помощи рожкового ключа соединяем крепление на задвижке и фланец трубопровода.
  5. Болты следует затягивать крест-накрест.

Конструкция соединения с прижимным фланцем состоит из чугунного или стального фланца, резиновой уплотнительной манжеты.

  1. Отрезаем трубу строго под прямым углом.
  2. На свободный конец профиля надеваем чугунный фланец и сдвигаем его в сторону магистрали.
  3. Надеваем резиновое прижимное кольцо. Края манжеты с большим размером должны быть вровень с фаской трубы, а длинный конец направлен в сторону фланца.
  4. Центрируем детали.
  5. Рукой надвигаем фланец на резиновую манжету и прижимаем до упора.
  6. Устанавливаем болты и вручную накручиваем гайки.
  7. Проверяем соосность элементов и гаечным ключом уплотняем соединение.

Особенности установки на печные трубы

Шибер для дымохода.

Задвижки для печных труб изготавливают прямоугольной или овальной формы. Круглые заслонки чаще используются в стандартном отопительном оборудовании, порядок установки таких приспособлений зависит от производителя и конструкции дымохода.

Задвижка для стационарных домашних печей служит для регулирования тяги в дымовом канале. Приспособление представляет собой чугунную квадратную рамку, в пазы которой устанавливается шиберная заслонка. Каркас запорного механизма монтируют в процессе кладки вытяжной трубы. Створку вставляют перед пробным розжигом печи. Для организации постоянной вентиляции топочного пространства в задвижках можно просверлить отверстие диаметром 10-15 мм.

Несколько рекомендаций по монтажу и полезных советов

Срок эксплуатации задвижек зависит от их корректной установки. Перед монтажом прибора поверхность задвижки необходимо обработать горячей водой, просушить и внимательно осмотреть корпус. Только после этого допускается установка устройства в систему.

При монтаже задвижки необходимо следить, чтобы она была установлена маховиком вниз и соединение фланцев было выполнено без перекосов. Порядок установки механизма должен в точности совпадать с рекомендациями производителя оборудования, отраженными в паспорте прибора.

Основные типы задвижек для трубопроводов, их устройство и монтаж

Любая инженерная система должна быть оснащена устройством, которое будет останавливать ее работу в случае необходимости. Так, к запорной арматуре относятся чугунные и стальные задвижки для трубопроводов. Они устанавливаются с целью частичного или полного перекрывания пути для потока жидкости или газа. Металлические изделия характеризуются простотой управления, а также обслуживания. Область применения таких приборов зависит от конструкции, сборки, способов управления и установки.

Что собой представляют задвижки для трубопроводов

Разновидность запорной арматуры предназначена для установки на водопроводные сети и газовой. Служат они для полного или частичного перекрытия движения, распределения содержимого по патрубкам, регулировки давления. Также посредством задвижек можно контролировать расход жидкостей и газов через изменение диаметра пути.

Маркировка задвижек включает в себя буквы с цифрами. Под ними подразумеваются тип арматуры и корпуса, материал уплотнителей и способ управления. Например, расшифровка некоторых изделий выглядит следующим образом:

Задвижка 30ч39р

  1. 30с41нж – задвижка стальная с механическим приводом, цилиндрической передачей, уплотнительными кольцами из нержавеющей стали.
  2. 30ч39р – задвижка из чугуна с механическим приводом, электрической передачей, латунными кольцами.
  3. 30ч6бр – чугунная задвижка с пневматическим приводом, уплотнителем из бронзы и латуни.

Строительная длина задвижки должна соответствовать ГОСТу 3706-93. Исключениями являются только приборы специального назначения (изоморфические). В остальных случаях допускаются отклонения от ±2 до ±14 мм.

Конструктивные особенности

Устройство задвижки характеризуется простотой. Зависимость заключается в расположении запорного механизма. Он встроен в металлический корпус цилиндрической формы вдоль его центральной оси. Монтируют оборудование внутри кессонной камеры или смотрового колодца.

Управление может быть ручным или автоматическим. Второй вариант позволяет регулировать положение затвора дистанционно. Для этого оператор пользуется кнопочным устройством.

Чертеж задвижки представлен уплотнительным кольцом и металлическим клапаном. Его форма выпуклая, причем с обеих сторон. Запорные механизмы с механическим управлением имеют шток и прикрепленный к нему рычаг. Его поворот (90॰) приводит в движение клапан.

Схема задвижки

Фиксация устройства осуществляется за счет двух выводов по обе стороны относительно диска. Они могут быть представлены фланцами, резьбовыми элементами или фасками для подсоединения к патрубкам посредством сварочного аппарата.

Принцип работы и технические характеристики

Принцип работы задвижки основан на смене положения затвора перпендикулярно потоку жидкости в магистрали (дыма в печной трубе). Герметичность обеспечивается плотным прилеганием клапана к посадочному седлу прибора.

Классификация трубопроводных задвижек проводится в соответствии с особенностями конструкций, их сборки, монтажа, показателями технических характеристик, управления. Выглядят они следующим образом:

  • монтаж ведется над или под землей, с колодцами и без, в помещении или на улице;
  • устойчивость к сейсмическим явлениям, климатическим особенностям конкретной местности;
  • фиксация фланцевая, сварная или комбинированная;
  • сборка литая, листовая, литосварная или штампосварная;
  • привод ручной и электрический.

Выпуск задвижек соответствует допустимым значениям диаметра патрубков. Показатели равны от 5 см до 2 м. Оптимальным давлением при этом считается 25 МПа, а показания термометра для рабочей среды находятся в пределах +450-+560 ℃.

Соответствие диаметра патрубка и выпуска задвижки

Основные типы задвижек для труб

В зависимости от характеристик, конструкции, привода и способов крепления можно выделить несколько типов задвижек. Так, существуют полнопроходные затворы, посадочное место которых соответствует диаметру патрубка. А суженные имеют меньшие показатели аналогичного параметра седла.

По типу строения различают изделия с выдвижным и невыдвижным шпинделем. Они характеризуются соответственно следующим образом:

  1. Часть штока выдвигается наружу относительно корпуса во время вращения маховика (утечку предотвращает расположенный в диске сальник). При этом долговечность ходового узла обеспечивается отсутствием прямого контакта механизма с содержимым магистрали.
  2. Меньшие габариты, механизм расположен внутри корпуса. Шток своего положения не меняет, двигаются только шпиндель и затвор. Такой вариант менее устойчив к агрессивной среде, поэтому имеются ограничения относительно установки.

По геометрии седла различают 2 варианта:

  • Клиновые. Запирающий механизм представлен двумя дисками. Они по отношению к горизонтальной оси расположены под углом. Когда шпиндель вращается, опускаются кольца. Между ними расположены распорные клинья, которые в процессе придвигаются к седлу.

Клиновое седло

  • Параллельные. В этом приборе диски могут иметь два положения. В нижнем поток отсекается, а в верхнем путь для содержимого трубопровода открывается.

Клинья могут быть представлены в трех вариантах:

  1. Жесткий строго подгоняют под форму седла. Он представлен металлической пластиной. Из-за слабости перед изменениями температуры, давления область применения характеризуется относительным постоянством и низкими показателями.
  2. Двухдисковый обеспечивает максимальную герметичность и допускается к использованию в трубопроводах с максимальными значениями датчиков (до 25 МПа, +560 ℃).
  3. Упругий представлен дисками, соединенными динамичным элементом. Сравнительно с предыдущими вариантами такой прибор проще изготавливается. Он годен для средних условий эксплуатации.

Чаще всего для изготовления корпуса и клапанов используются чугун, а реже легированная или нержавеющая сталь. Другие материалы практически не применяются. Они меньше справляются с давлением, температурой и гидроударами в трубопроводе.

Чугунный прибор

Вес чугунной задвижки заметно больше, чем у первой. Их устанавливают в магистралях с напором до 1 Атм., где необходимы только 2 положения клапана: открытое и закрытое. Управление приборами осуществляется вручную. Стальные допускаются для монтажа на трубопровод с большими показателями температуры и давления, а также с агрессивной средой.

Монтажа задвижек для трубопроводов

Соединение патрубков, задвижек с помощью сварочного оборудования считаются самыми прочными и герметичными. Поэтому такой вариант используется для магистралей, в которых подается высокое давление. В остальных случаях актуальны и другие способы: фланец или комбинация методов.

Процедура монтажа задвижки для трубопровода состоит из четырех действий:

  1. Подъем, установка прибора в заданном месте.
  2. Выстраивание центральных осей патрубков и корпуса устройства.
  3. Монтаж уплотнителя, крепежных элементов.

В завершение болты затягиваются гаечным или разводным ключом. Сварочные работы проходят практически по тому же алгоритму. Только прибор нужно сначала зафиксировать в нужном положении прихватками и проверить соответствие осей. А после этого произвести сварку элементов.

В случае с пластиковыми трубами процесс выглядит немного иначе. Процесс выглядит следующим образом:

Задвижка для пластиковых труб

  • фланец надевается на втулку;
  • втулка приваривается к трубе;
  • прокладывается резиновый уплотнитель;
  • с помощью ключа (рожковый) соединяются фланец и задвижка;
  • затягивается крест-накрест болты.

Конструкция с прижимным фланцем и резиновой манжетой устанавливается так:

  • труба подрезается под углом в 90॰;
  • чугунный фланец надевается на патрубок и смещается в сторону магистрали;
  • нанизывается прижимное кольцо;
  • элементы конструкции центрируются;
  • фланец надвигается на манжету до упора;
  • проводится предварительная фиксация и проверка соосности;
  • крепления затягиваются гаечным ключом.

Задвижки для печных труб монтируются в соответствии с инструкциями, которые могут быть различны. Установка происходит в процессе кладки вытяжки.

Важно! Если необходима постоянная вентиляция топки, то в задвижке организуют дополнительную перфорацию. Диаметр отверстий при этом может составлять от 10 до 15 мм.

Рекомендации и типовые ошибки

Специалисты советуют перед установкой приборов проверить их на герметичность. Для этого задвижку окатывают горячей водой, а после просушки проводят ревизию. Неисправное состояние будет выявлено сразу.

На герметичность проверяют в закрытом положении затвора

Под установку чугунной задвижки рабочую поверхность необходимо предварительно подготовить. Горизонтальный или вертикальный трубопровод подлежит очистке от окалины, примесей, накипи и просушке. Маховик задвижки должен быть направлен вверх, а затяжка крепежей проведена равномерно, без перекосов. В паспорте производитель всегда указывает порядок действий при монтаже прибора. Отклоняться от него недопустимо.

Существует также свод правил, который касается установки любого типа затвора:

  • стальная арматура во время сварочных работ должна оставаться открытой;
  • закрытие пути для потока сопровождается небольшим усилием, чтобы не привести к перекручиванию и последующей поломке;
  • тяжелые приборы для установки обеспечивают подпорками;
  • перед выбором важно учитывать допустимые пределы давления;
  • установка возможна только на прямом участке трубопровода, где отсутствует риск возникновения избыточного давления, что приводит к губительному гидроудару.

Останавливаясь на выборе затвора вместо вентиля, стоит учитывать некоторые слабости приборов:

Запорная арматура

  • нельзя использовать, если содержимое труб имеет твердые и крупные компоненты;
  • имеются ограничения допустимого давления в магистрали;
  • есть риск получения клапанов гидроудара из-за относительно низкой скорости перекрывания пути для потока.
Читайте также:  Описание и инструкция по пайке полипропиленовых труб своими руками

Кроме того, затворы заметно сложнее отремонтировать, заменить изношенные уплотнители. А установка сопровождается большей высотой, нежели требуется для отсечного клапана.

Важно! У приборов с электроприводом строго регламента относительно положения нет. Важно, чтобы сам привод не оказался внизу. А если шпиндель расположен горизонтально, то под механизмом должна быть предусмотрена дополнительная опора.

Затворные клапаны несмотря на относительно низкие предельные значения давления могут устанавливаться практически на любые магистрали с жидкостями или газами. Монтаж произвести можно самостоятельно, но важно соблюдать строгие правила, чтобы избежать переделок или полной замены прибора. Управлять положением заслонки можно вручную или дистанционно с помощью пульта. А в качестве материала для изготовления используются чугун, легированная или нержавеющая сталь, отвечающие за прочность и долговечность затвора.

Как устроена клиновая задвижка, какие виды бывают и как их монтировать?

Здравствуйте, дорогие читатели. Всем доводилось, наверное, сталкиваться с прорывом трубопроводов. Причем чаще всего это случалось в местах, где была установлена так называемая клиновая задвижка. Что это такое?

Для надежного перекрытия потока жидкости или иной рабочей среды в строительных трубопроводах широко используются запорную арматуру. Наиболее популярный и простой вариант – задвижка, то есть устройство для прекращения потока рабочей среды путем с помощью широкой плоской детали (клина», полностью перекрывающего зев трубопровода.

Устройство и принцип работы клиновой заглушки

Устройство относится к классу запорной арматуры. Конструкция включает в себя элементы корпуса, соединяющего два участка трубопровода, и двигающийся с помощью резьбового штока плоский клин или иная затворная деталь.

Конструкция представляет собой корпус и крышку, которые при соединении образуют полость для рабочей среды (под далением). Внутри это полости помещен затвор. Его перемещение между седлами (они располагаются параллельно или под небольшим углом схождения) происходит вертикально, то есть перпендикулярно оси обоих седел и подведенных к ним отверстий, соединенным с трубопроводами. Изменение положения затвора (в открытом или закрытом состоянии) обеспечивается резьбовой парой шпиндель-ходовая гайка.

Вместо резьбового шпинделя может использоваться шток, который совершает только поступательное движение. Такое решение применяется в гидро- или пневмоприводах.

Для ручной регулировки на конце шпинделя устанавливается штурвал (маховик). Уплотнение шпинделя (штока) обеспечивается втулками и сальниками.

Изделие отличается небольшой строительной шириной и относительно большой высотой. Это объясняется необходимостью обеспечить свободный ход штока не менее чем на диаметр отверстия. Небольшой ролик поможет уяснить принцип работы механизма.

Где применяют клиновые задвижки

Запорную арматуру с клиновыми элементами применяют на трубопроводах местного и магистрального значения. Допустимо использование в широком диапазоне температур, давления и диаметра трубопровода – до 565 градусов Цельсия, 25 Мпа и 2000 мм соответственно. Удобны для тепло- , газо- и водоснабжения, транспортировки нефти и газа в промышленных масштабах.

Один из вариантов применения – внутридомовые и транспортные коммуникации (например, система трубопроводов корабля или подводной лодки).

Выбор автоматизированной или управляемой вручную задвижки зависит от диаметра трубопровода, давления в трубах (а также температуры) и других эксплуатационных особенностей коммуникаций.

Достоинства и недостатки задвижек клинового типа

Стоит отметить позитивные и негативные особенности стальных и чугунных клиновых задвижек:

  • благодаря малому гидравлическому сопротивлению они удобны для установки на магистральных трубопроводах с высокой скоростью и напором рабочей среды. Закрывание и открывание отверстия происходит плавно, это позволяет избежать гидравлического удара в системе;
  • конструкция не сложна, это повышает работоспособность и ремонтопригодность изделия. Однако ремонт, установка и чистка устройства затруднены в силу постоянного движения (или напора – при состоянии «закрыто») потока в магистрали;
  • в силу конструкции не могут использоваться для регулировки расхода рабочей жидкости (газа), но не среды с твердыми включениями. Применяется только для обеспечения транспортировки или прекращения потока. Мгновенное действие невозможно, длительность периода перевода устройства из положения «закрыто» в положение «открыто» и наоборот зависит от скорости ручного привода штока (для всех моделей, кроме автоматических). При этом допустимо движение рабочей среды в обе стороны, без изменения сопротивления;
  • уплотнительные элементы в клиновых задвижках подвержены быстрому износу.

Интересно: обычно устройства выполняются полнопроходными, то есть диаметр отверстия в корпусе отличается от диаметра трубопровода на 2…15% в сторону уменьшения. При этом сужение выполняется для того, чтобы уменьшить крутящий момент при изменении положения штока (управление задвижкой).

Запорная арматура, в зависимости от диаметра магистральной трубы, выполняется из стали и сплавов на основе черного металла. Более легкие сплавы (алюминиевые, латунные, силуминовые) допустимы только при стабильной температуре рабочей среды и давлении менее 0,5 Мпа.

Разновидности клиновых задвижек

В зависимости от особенности конструкции задвижки и компоновки, выделяют разные типы запорной арматуры.

  • Шиберная – иначе называется ножевой. Запирающее устройство представляет собой плоскую пластину между двух фланцев. Применимо для сред с наполнением и примесями (например, канализационных стоков). При этом герметичное отсечение потока не обеспечивается, но при изготовлении шибера в виде ножа допустимо измельчение примесей в рабочей среде.
  • Задвижка параллельная с выдвижным шпинделем – разновидность клиновой. Между двумя седлами вклинивается не одна деталь, а две – плоские диски, разжимаемые малым клином. Благодаря плотному прилеганию к уплотнителям седел, соединение становится герметичным.
  • Клиновая – принцип работы тот же, что и у параллельной, но к седлам прижимается единая деталь – обрезиненный клин.
  • Шланговые – этот механизм условно относится к задвижкам, поскольку в нем нет седел. Металлические детали конструкции изолированы от рабочей среды шлангом из специально резины. Для перекрытия потока шланг пережимается штоком (шпинделем).

По материалу корпуса задвижки разделяют на:

  • чугунная – литые;
  • стальные (25-Л2, Ст3, 12Х18Н9ТЛ) – литые и штампосварные (сварка заготовок, изготовленных из листа путем штамповки);
  • алюминиевые (сплавы на основе алюминия) – литые.

Кроме перечисленных металлов для уплотнительных колец применяется фторопласт, латунь, уплотнения клина и шланг в шланговых задвижках изготавливают из специальной резины. Свойства резины подбираются соответственно рабочим условиям трубопровода. Задвижка клиновая латунная – вариант для слабо нагруженных коммуникаций.

По типу управления:

  • при помощи электрического привода, пневмо- или гидропривода;
  • ручное – для вращения штока применяется маховик (штурвал).

Как уже говорилось, при ручном управлении возможно два варианта движения рабочего органа – вверх-вниз (шток), вверх-вниз с вращением (шпиндель). При этом клин (диски, шибер) закреплены на шпинделе так, чтобы осуществлять только поступательное движение. В автоматизированных устройствах обеспечение вращения не рационально, поэтому используется конструкция со штоком.

Механизм устройства открывания

Ходовой механизм клиновой задвижки (резьбовая пара шпиндель-гайка или шток) могут находиться в полости устройства в рабочей среде или вне ее. В первом случае шпиндель задвижки является не выдвижным, во второй – выдвижным.

Для задвижки с невыдвижным шпинделем характерно погружение узла шпиндель-гайка в тело рабочей среды. Высота положения шпинделя при изменении положения затвора не меняется, поскольку затвор соединен с гайкой и она навинчивается на стержень, поднимая тем самым затвор.

Устройство удобно в тех ситуациях, когда важны ограничения строительной высоты трубопровода (например, в подземных коммуникациях) и не подходит для ответственных магистралей.

Выдвижной шпиндель поднимается над нижним положением по мере подъема затвора, ходовая гайка остается на месте. Задвижка клиновая с выдвижным шпинделем фланцевая более надежна и практична, поскольку резьбовая часть устройства не подвержена коррозии от действия рабочей среды, ее легче ремонтировать и заменять при необходимости.

Более подробно о схеме задвижки, особенностях ее использования и ремонта можно узнать из ролика.

Разновидности конструкции клина

Выбор типа клина для клиновой задвижки зависит от условий эксплуатации устройства.

  1. Жесткий клин. Особенности применения: для максимально герметичного запора. Он требует точной подгонки рабочих деталей (угла сужения клина и наклона седел), может стопориться при резких температурных перепадах или повреждениях контактных поверхностей.
  2. Двухдисковая конструкция – запор состоит из двух дисков, имеющих небольшую свободу перемещения. Благодаря этому такой точной подгонки контактных поверхностей клина и седел не требуется, уменьшается риск стопора системы, хотя конструкция механизма чуть более сложна в выполнении.
  3. Упругий клин представляет собой модификацию механизма с двумя дисками. Изменение их положения друг относительно друга обеспечивается гибким элементом. Самоустановка дисков относительно контактной поверхности седел меньше, механизм в целом проще.

ГОСТы и технические характеристики

Технические требования и нормы, касающиеся изготовления, конструкции, эксплуатации клиновых задвижек и другой запорной арматуры, изложены в следующих нормативных документах.

ГОСТы периода СССР

ГОСТ 5762—2002. Арматура трубопроводная промышленная. Задвижки на номинальное давление не более PN 250.

Нормативными документами определяются такие технические характеристики задвижек:

Диаметры и размеры

Габаритные и установочные размеры клиновых задвижек определяются ГОСТами и ТУ и отличаются для изделий, произведенных из разных материалов, разного назначения. Так, для изделий 30ч925брМ и 30ч39р параметры приведены в таблице.

Модельный ряд клиновых задвижек включает в себя изделия с условным диаметром (номинальным диаметром пропускного отверстия) 15…2000 мм.

Производители и средние цены

Среди производителей можно выделить такие отечественные и зарубежные компании (ближнее зарубежье):

  • Агрокомплект, ЗАО (Россия, Подольск);
  • Армалит, ОАО (Россия, Санкт-Петербург);
  • Благовещенский арматурный завод, ОАО (Россия, Благовещенск);
  • Будава, АОЗТ (Литва, Каунис);
  • Завод элементов трубопроводов, ЗАО (Россия, Большой Исток);
  • Ивано-Франковский арматурный завод, ОАО (Украина, Ивано-Франковск);
  • ИКАР, Курганский завод трубопроводной арматуры, ООО (Россия, Курган);
  • ИнтерАрм, группа компаний (Россия, Москва).

Для задвижек из черных металлов индекс цен по указанным производителям составляет 1.9777 рублей/+12.90% (по данным Infogeo.ru).

Для зарубежных производителей (Tecofi, HAWLE, BRANDONI, UKSPAR и другие) цены колеблются в диапазоне 800…170 000 рублей, в зависимости от марки, характеристик и назначения изделия.

Монтаж

Основные правила монтажа и установки клиновой задвижки:

  • предварительно убедиться в пригодности изделия для установки по техническим характеристикам и реальной работоспособности;
  • следить за частично открытым положением затвора в процессе;
  • при номинальном диаметре устройства более 100 мм использовать дополнительные опоры;
  • для перемещения изделия с помощью подъемно-транспортной техники крепить только за монтажные проушины;
  • для подземной установки устроить основание из трамбованного грунта без острых фракций, толщина основания для бесканальной прокладки коммуникаций – не менее 200 мм;
  • после установки проверить работоспособность участка трубопровода сначала при минимальном, потом при номинальном и при максимально допустимом давлении. В процессе испытаний затвор должен быть полностью опущен или поднят.

Выбор прокладок для соединения фланцев задвижки с фланцем трубопровода следует осуществлять согласно требованиям.

Тип прокладкиРабочее давление, барТемпература, градусы Цельсия
ПаронитоваяДо 63-50…450
ФторопластоваяДо 70-120…150
Резиновая (EPDM)До 610…60

Допустимые усилия при затяжке гаек приведены в таблице «Моменты затяжки шестигранных гаек фланцевого соединения».

Номинальный диаметр (DN)Гайка/болт, номинальный диаметр резьбыМомент, Нм
15…32М1015…30
40…65М1235…50
80…100М1675…100
125…150М1680…120
200М20150…200
250…400М24340…410
500М27340…410

Для лучшего понимания процесса монтажа, управления и подключения представлено видео об установке задвижки большого номинального диаметра в колодец подземных коммуникаций:

Заключение

Правильно выбранная задвижка обеспечивает бесперебойную работу, надежность трубопровода и при соблюдении условий эксплуатации выдерживает период работы, превышающий гарантийный срок в 3. 5 раз.

Если статья показалась Вам полезной – не забывайте делиться ссылкой на нее в социальных сетях и заходите на наш сайте. Здесь есть еще много нужных и интересных материалов.

Принцип работы и сферы применения клиновых задвижек

Запорная арматура, установленная на трубопроводах, управляет потоком перекачиваемых жидкостей и газов. Один из видов запорных элементов — устройство в форме клина, называется клиновой задвижкой, которая используется исключительно как запирающая конструкция, но не применяется для регулирования потока, поскольку имеет только два положения «открыто» и «закрыто».

Сферы применения задвижек

Клиновые задвижки устанавливают в конце трубопровода, а также в местах перекрытия движения рабочей среды для выполнения технологических и аварийных работ.

Этот вид запорной аппаратуры изготавливают в широком диапазоне условных диаметров и рабочих давлений под все типоразмеры трубопроводов, поэтому они используются в различных трубопроводах.

Задвижки с упругим клиновым затвором обеспечивают надежное перекрытие скоростных потоков и способны работать под высоким давлением.

Нашли применение в нефтяной и газовой промышленности.

Задвижки этого типа используют химические предприятия, имеющие технологические линии по прокачке агрессивных растворов.

Хозяйствам горячего теплоснабжения подходит разделительная клиновая задвижка, затвор которой разделен на 2 части, для увеличения диапазона смещения. Это позволяет компенсировать тепловые расширения. Можно применять на паровых линиях.

Устройство и принцип действия

Основные детали клиновых задвижек

  • корпус,
  • затвор,
  • шток,
  • штурвал,
  • сальниковый узел,
  • крышка корпуса,
  • направляющий диск.

Устройство работает по принципу винтового домкрата: вращение штурвала влево перемещает шток вверх вместе с затвором.

Направляющий диск (их два по обе стороны затвора) запрессован в посадочное гнездо под углом. Оба диска образуют форму клина. Положение между направляющими дисками занимает круглый плоский затвор. Такая конструкция обеспечивает герметичное перекрытие потока, даже при высоких давлениях и скорости.

По способу линейного перемещения клинового затвора задвижки бывают с выдвижным и невыдвижным штоком.

Задвижка с выдвижным штоком

Задвижка с выдвижным штоком позволяет контролировать положение затвора по выдвинутой части штока во время вращения штурвала.

Линейное перемещение штока действует по принципу винтового домкрата, используя вращение штурвала. Шток при этом выдвигается вверх, увлекая затвор, который скользит вдоль пластин, заходит в пространство корпуса под крышкой.

Вращение открытия выполняют влево. Закрытие по часовой стрелке – вправо.

Сальниковое уплотнение прижимается крышкой, которая упирается в прижимную втулку, надетую на шток. Если поджать гайки, то крышка упрется в прижимную втулку, которая будет поджимать сальники штока.

Обратите внимание! Сальниковый узел надо периодически поджимать, потому что уплотнение изнашивается. Если этого не делать появятся пропуски через сальниковый узел. Выдвижной шток контролируется высотой хода.

Задвижка с невыдвижным штоком

Чтобы открыть затвор — производят вращение штурвала по часовой стрелке. Конструкция уменьшает длину штока, убрав винтовую часть внутрь корпуса.

При использовании задвижки с невыдвижным штоком при вращении маховика трудно определить позицию затвора, поэтому перед монтажом важно проверить число оборотов от позиции «закрыто» до «открыто», затем нанести на штурвале стрелку вращения, позицию, число оборотов для удобства использования.

Принцип действия задвижки с не выдвигающимся штоком напоминает работу съемника: винтовая часть штока вворачивается в затвор, и он по направляющим дискам входит в пространство корпуса под крышку.

Плюсы и минусы клиновых задвижек

Простая конструкция не вызывает сложностей в использовании, управление не требует особых усилий. При этом популярность клиновых задвижек объясняется целым рядом достоинств:

  • точное позиционирование положения «открыто» и «закрыто»;
  • перекрытие даже высокоскоростных потоков;
  • герметизация канала без дополнительных усилий на маховике;
  • перепад давления в открытом положении почти не изменяется;
  • в открытом положении затвор расположен выше потока жидкости и не разрушается абразивными частицами.
Читайте также:  Применение каустической соды в доме для чистки канализации: как прочищать трубы с помощью уксуса

При всем этом, конструкция имеет свои минусы:

  • требует дополнительное место для размещения поднятого затвора;
  • ручное управление открытием-закрытием происходит медленно;
  • в открытом положении в пространство между направляющими дисками часто попадают твердые отложения, что препятствует герметичному закрытию задвижки;
  • не подходит для регулирования движения рабочей среды;
  • подвержена вибрации в частично открытом состоянии;
  • есть сложности в выполнении притирки и шлифовки внутренних деталей.

Требования к запорной арматуре

Повышенные требования к запорной арматуре определены высокими давлениями в трубопроводе и условиями пользования. На опасных производственных объектах запорная арматура сертифицирована.

К ней поставляется ЗИП, куда входят сменные узлы и детали: прокладки из фторопласта, кольца для герметизации соединений трубопроводов высокого давления, крепежная арматура, другие детали.

На корпусе задвижки указывается размер и давление, на которое рассчитана задвижка. Могут быть буквы, обозначающие тип арматуры, например, ЗКЛ2-150-14 означает: задвижка клиновая литая. 2-модификации, условный диаметр 150 мм, давление 1,4 МПа.

Остальные данные указываются в техпаспорте изделия.

Кроме этих стандартов, есть международные: API, BS, MSS, ASME.

Например, API 600 представляет собой стандартную спецификацию для стальных задвижек с фланцевыми или стыковыми концами и болтовыми крышками, которые предназначены для применения в тяжелых условиях эксплуатации, таких как нефтеперерабатывающий завод и связанные с ним применения.

Материалы для изготовления клиновых задвижек

Чтобы не ошибиться в выборе нужного запорного устройства, надо предварительно составить схему будущих коммуникаций, определить условия эксплуатации. При выборе важно учитывать условия, при которых используются запорные устройства.

Для работы при низких показателях давления подойдут чугунные сплавы, для средних давлений и при работе с агрессивными средами используют задвижки из бронзы и сплавов цветных металлов, для работы под высоким давлением — стальные.

Нормы EN определяют материалы и для различных элементов задвижек:

Название деталиМатериалы для изготовления
1КорпусУглеродистая стальНержавеющая сталь
30лс76нж, 30лс41нж,08Х18Н10 (10Х17Н13М2Т, 12Х18Н10Т, для агрессивных сред)
2Крышка30лс41нж, 30лс541нж08Х18Н10, 12Х18Н10Т
3Затвор, диски30лс76нж, 30лс41нж, 30лс541нж10Х17Н13М2Т, 12Х18Н10Т
5Шток30лс76нж, 30лс41нж, 30лс541нж10Х17Н13М2Т, 12Х18Н10Т
6Болт30лс41нж, 30лс541нж03Х18Н11
7Шпильки30лс41нж, 30лс541нж03Х18Н11
8Втулка штока3% C, от 13,5% до 36% Ni, иногда меди до 6,5% и хрома (иногда высокого сплава, такого как никель), молибдена, кремния
10прокладкаГрафит, фторопласт
11сальникГрафит, фторопласт,

Виды клиновых задвижек

Различают 3 типа клиновых задвижек по конструкции затвора и седла.

  1. Конструкция с твердым клиновым затвором востребована из-за простоты и прочности. Задвижка устанавливается в трубопроводах, подходит для жидкостей с низким содержанием твердых примесей. Это практичный вариант запорной арматуры для турбулентного потока.
  2. Гибкий клиновой затвор представляет собой цельный диск с разрезом по периметру для получения возможности изменить угол между пластинами седла. Узкий разрез дает гибкость, сохраняя прочность. Глубокий и широкий разрез или литая втулка, оставляет мало материала в центре, что обеспечивает гибкость, но прочностные характеристики затвора снижаются.
  3. Разделительные клиновые задвижки (рисунок 3) имеют самонастраивающиеся посадочные поверхности. Тип клина подходит для работы с газами и жидкостями, включая коррозионные, при нормальных и высоких температурах.

По типу затвора различают:

  • Задвижки с твердым клиновым затвором для обвязки систем тепло водоснабжения необъятного ЖКХ занимают лидирующую позицию в использовании. Их устанавливают в технологических колодцах для отключения аварийных участков. Широкий размерный ряд по давлению, присоединительным элементам, материалам изготовления обеспечивают оптимальный подбор нужного запорного устройства.
  • Задвижки с упругим клиновым затвором обеспечивают надежное перекрытие скоростных потоков и способны противостоять высоким давлениям. Они нашли применение в нефтяной и газовой промышленности, для обустройства трубопроводных линий высокого давления. Размерный ряд DN (ДУ) и рабочее давление указывают при выборе задвижки.

Принципы работы популярных видов задвижек и их устройство

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 фланцев, муфт, 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.

В основном запорный орган имеет вид:

  • клина;
  • прямоугольной пластины (шибера);
  • диска (одного или двух).

В момент перекрытия прохода усиливается давление среды, воздействующее с одной стороны на затворный узел с довольно значительной силой, которая затем передаётся на уплотнительные плоскости сёдел и затвора.

Чтобы снизить негативное влияние этого воздействия для передачи крутящего момента от привода или маховика к запорному органу используется вращающийся вал (шпиндель), который ввинчивается одним концом в ходовую гайку, закреплённую вверху запирающего органа, а другим жёстко соединяется с маховиком.

Наличие такой системы, функционирующей по принципу работы соединений «винт» — «гайка», обеспечивает передачу большего усилия и герметичность перекрытия потока рабочей среды, а также препятствует самопроизвольному перемещению затвора в момент отключения привода.

Для герметизации отверстия в месте выдвижения шпинделя из корпуса во внешнюю среду используется специальный уплотнитель, работающий по принципу сальника или сильфона.

Для управления устройствами небольшого диаметра до ДУ 200 мм используют маховик, в изделиях с большими условными проходами шпинделю нужно сделать очень много поворотов прежде, чем произойдёт подъём и опускание затвора.

Вручную это сделать трудно, поэтому для таких изделий применяются редукторные приводы или гидроприводы. При необходимости в дистанционном управлении задвижки оснащаются электроприводами.

Допустимая величина пропуска среды при закрытом затворе должна соответствовать нормам, установленным ГОСТом 9544-75.

Работа клиновой задвижки

К клиновым относятся устройства, имеющие подвижную деталь затвора в форме сужающейся к концу пластины, за что и получившую название «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:

    • Жёсткой, суженной к низу пластины. В этом случае клин представляет собой цельную деталь, принцип работы которой заключается в плавном опускании в нижнюю часть корпуса, находясь при этом в перпендикулярном расположении относительно оси трубопровода. Клин плотно прилегает к двум боковым седлам и прерывает движение рабочего вещества.Такая конструкция имеет ряд недостатков, среди них можно выделить:
      1. опасность заклинивания;
      2. трудности при поднятии клина в результате резких перепадов температур рабочего вещества;
      3. сложную подгонку к сёдлам.
    • Двухдискового клина, состоящего из двух элементов, подвижно скреплённых между собой под углом друг к другу. Двухдисковый клиновой затвор является более совершенной конструкцией, чем жёсткий клин.Его принцип работы заключается в следующем: при закрытии задвижки диски поворачиваются относительно друг друга и плотно прижимаются к сёдлам, при открывании диски отходят от сёдел и освобождают отверстия для прохода рабочего вещества.Он обеспечивает высокую герметичность запорного органа, снижает риск заклинивания, требует меньшего усилия для закрытия. Его уплотнительные поверхности менее подвержены износу.
    • Упругого запирающего органа. Конструктивно схож с двухдисковым клином, с одним отличием — его диски связаны между собой с помощью упругого элемента.Преимущества его принципа работы – это способность гнуться под напором рабочей среды и обеспечивать более плотную взаимосвязь с плоскостями уплотнительного материала при закрытии задвижки.Запорные устройства с обрезиненным клином имеют низкий крутящий момент при управлении и гладкий полный проход, благодаря чему в них не возникает сильного трения и большого износа запорных элементов.

    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

    НаименованиеDN, ммPN, МПаДиапазон температур транспортируемого веществаРабочая среда
    С невыдвижным штоком40 – 5001,6От -15ºС до +130ºСГорячая и холодная вода, не агрессивные среды
    С выдвижным штоком15 – 12001,6 — 10,0От -70ºС до +450ºСГорячая и холодная вода, вещества с любой степенью агрессивности, нефтепродукты, газ

    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.

    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

    Задвижка, оснащённая 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 муфта 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.

    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 системах отвода канализационных вод, 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.

    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.

  • Добавить комментарий