Принцип работы запорной арматуры

1. Запорная арматура: назначение, устройство, принцип действия, примущества, недостатки, ремонтнопригодность.

Запорная арматура — вид трубопроводной арматуры, предназначенный для перекрытия потока среды. Она имеет наиболее широкое применение и составляет обычно около 80% от всего количества применяемых изделий. К запорной арматуре относят и пробно-спускную и контрольно — спускную арматуру, используемую для проверки уровня жидкой среды в емкостях, отбора проб, выпуска воздуха из верхних полостей, дренажа и т.д.

К запорной арматуре относятся: краны, клапаны (вентили), задвижки, заслонки (поворотные затворы).

Кран — тип трубопроводной арматуры, у которого запирающий или регулирующий элемент, имеющий форму тела вращения или его части, поворачивается вокруг собственной оси, произвольно расположенной по отношению к направлению потока рабочей среды. Краны могут представлять собой запорные, регулирующие или распределительные устройства, и предназначены для работы с газообразными и жидкими средами, в том числе вязкими и загрязненными, суспензиями, пульпами, шламами. Они используются на магистральных газопроводах и нефтепроводах, в системах городского газоснабжения, на резервуарах, котлах и в других областях.

Краны обладают рядом достоинств, среди которых:

малое время, затрачиваемое на поворот;

применимость для вязких и загрязненных сред.

Краны имеют ряд недостатков:

уплотнительным поверхностям требуется тщательное обслуживание и смазка во избежание прикипания пробки к корпусу;

притирка конической пробки к корпусу сложная процедура, от качества которой зависит надежность и герметичность крана.

неравномерный по высоте износ пробок, что приводит к снижению герметичности крана в процессе эксплуатации.

Управляются краны вручную или с помощью механического привода: электрического, пневмо- и гидравлического. В шаровых кранах, установленных на магистральных газопроводах используются также пневмогидравлические приводы, в которых на поршень в цилиндре воздействует жидкость (масло) под давлением газа, отбираемого из трубопровода, что обеспечивает плавное и безударное срабатывание привод

Запорная арматура — устройство и принцип действия

Запросить цену

Для управления потоками жидкостей и газов в трубопроводных системах, их линий и участков используются специальные устройства, называемые запорно-регулирующей арматурой. Данный вид трубопроводной арматуры предназначен для полного перекрытия или регулировки напора потока среды, управлением других технологический процессов, к которым относят:

• давление жидкости;
• напор;
• температуру;
• объем транспортируемого вещества.

Для каждого отдельно взятого трубопровода используется тот или иной вид арматуры. Например, устройство запорной арматуры трубопровода отличается от устройств, устанавливаемых на водных магистралях и системах перекачки агрессивных веществ.
В зависимости от места назначения и принципа действия запорной арматуры, устройства представлены в различных исполнениях.

Запорные краны

Предназначены для обслуживания участков на любых трубопроводах. Такие устройства монтируются фланцевыми или муфтовыми соединениями. При необходимости допустимо приваривать патрубки кранов к трубопроводу. Существуют две разновидности запорных кранов — пробковые и шаровые. Учитывая состояние рабочей среды, применяют различные типы кранов.

Пробковые муфтовые. Выполнены из чугуна, предназначены для эксплуатации на газовых трубопроводах. Максимальная температура рабочей среды не может превышать 50 °С. Запорная арматура монтируется в любом положении.
Пробковые сальниковые муфтовые. Также изготовлены из чугуна. Область применения – водные и нефтяные магистрали с допустимой температурой жидкости не более 100 °С. Внутренняя конструкция предусматривает наличие сальника, набитого резиновым материалом либо пенькой.
Фланцевые шаровые краны. Материалом данной запорной арматуры служит чугун или сталь. Максимальная температура эксплуатации стальных кранов – от +40 до +70 °С. Чугунные изделия допускают эксплуатацию при температуре до 100 °С.

Запорные заслонки

Устройство и работа запорной арматуры трубопровода данного типа отличается от кранов тем, что запорный элемент имеет вид диска, который вращается вокруг своей оси. Ось диска расположена перпендикулярно либо под определенным углом к направлению потока рабочей среды.
Запорные заслонки нашли свое применение на трубопроводах больших диаметров при невысоких давлениях среды. Для управления заслонками могут использоваться:

• гидропривод;
• электропривод;
• ручная работа.

Материалом корпуса заслонки обычно выступает чугун, а поворотный диск выполнен из стали. Устройства монтируют на трубопровод путем врезки с применением сварки либо фланцевого соединения.

Устройство запорной арматуры газопровода должно соответствовать условиям применения и характеристиками рабочей среды, таким как:

• величина потери давления в открытом состоянии;
• особенности эксплуатации магистралей низкого давления;
• эргономичность, простота эксплуатации и ремонта;
• быстрота открытия/закрытия.

Запорные задвижки

Запорные задвижки – это трубопроводная арматура, предназначенная для периодического перекрытия потока рабочей среды. Изготавливаются из чугуна, стали (включая нержавеющую), сплавов цветных металлов. В зависимости от химической составляющей среды используются задвижки из того или иного материала.

Принцип работы данной запорной арматуры обуславливает разделение их на два вида:

• клиновые;
• параллельные.

Первые оснащены затвором в виде клина и неподвижным шпинделем.
Запорные задвижки практичны и эффективны для управления потоком среды на всех типах трубопровода – нефтяном, газовом, водопроводном.

Современные устройства оснащены электроприводом, благодаря которому можно быстро менять состояние заглушки и (или) частично блокировать поток.

Запорная арматура для агрессивных сред

Управление и регулировка потоками агрессивных сред производится с применением специальной запорной арматуры для агрессивных сред. В данном случае учитывается надежность устройств, их герметичность и время безостановочной работы.

Такими достоинствами обладают латунные запорные вентили, материал которых устойчив к большинству агрессивных сред, а трение сведено к минимуму благодаря герметичным соединениям золотника и седла.
Для магистралей с достаточно высокой температурой среды наибольшее распространение получили сильфонные запорные вентили, безупречно работающие при температуре до 350 °С. Также их применение оправдано возможностью обеспечить повышенную герметичность соединений и предупредить утечку рабочей среды в атмосферу.

Трубопроводы, которые перекачивают вещества с высокой химической активностью, в некоторых случаях оснащаются фланцевыми фарфоровыми вентилями во избежание корродирования материала. В роли антикоррозийного покрытия здесь выступает специальная глазурь, нанесенная на внешнюю часть корпуса. Для тех же случаев применяются и диафрагмовые вентили с резиновым защитным покрытием, мембрана которых выполнена из фторопласта, резины или ПВХ.

Рекомендуемые статьи

• Что такое теплообменник, зачем он нужен

  Процесс передачи тепла называют теплообменом. Аппараты, в которых происходит процесс – теплообменники. Если в процессе участвуют два агента, разделенные перегородкой – это поверхностные рекуперационные аппараты. Происходит процесс смешения теплого и холодного потока контактом – теплообменник смесительный. Системы теплообмена, зачем нужен теплообменник Пример смесительного устройства – градирни. Отходящие газы отдают…
• Виды и устройство АГЗС

  АГЗС — так называются станции для заправки автомобилей газом. На них в автомобили и другой автотранспорт заправляется сжиженный газ. Для доставки газа на станцию чаще всего используются специальные автомобили, оборудованные цистернами или магистраль, по которой газ подаётся в специальное хранилище. Газ, доставленный автомобилями, перекачивают под давлением в специальные приёмные ёмкости — криоцистерны. При их изготовлении…
• Снижение экспортной пошлины на нефть

  В виду непредсказуемых скачков национальной валюты, цена на нефть стала объектом пристального внимания не только экспертов-экономистов и биржевых маклеров, но и обычного гражданина. Рубль привязан к нефти, нефть — к доллару. Влияние котировок черного золота на экономику России очевидно: растут цены, страдает социальный сектор и т.д. В сложившейся ситуации Правительство РФ вынуждено маневрировать, принимая определенные изменения…
• Классификация металлоконструкций

  Ещё в XIX веке человечество начало использовать сложные металлоконструкции – несущий каркас из составных металлических элементов. Их использование было связано со многими сложностями, но обладает и неоспоримыми преимуществами. На сегодняшний день они распространены почти повсеместно – при строительстве станков, аппаратов, механизмов, но чаще всего – при строительстве зданий и массивных сооружений. Прочность и лёгкость…

Шиберные задвижки: конструкция, особенности, применение

Шиберные задвижки – один из видов запорной арматуры, применяемый при регулировке движущихся жидкостных, газовых или смешанных потоков в различных промышленных и бытовых сферах. Такая распространенность и популярность объясняются простотой, надежностью и удобством использования этого типа элементов. На схемах задвижки обозначаются двумя горизонтально ориентированными треугольниками, расположенными вершинами друг к другу и разделенными вертикальной чертой.

Конструкция

Конструктивно шиберная задвижка представляет собой обычную заслонку (затвор) – плоскую или клиновидную в сечении – которая перекрывает поток жидкости (газа) перпендикулярно его течению. В зависимости от своего положения элемент может закрывать трубопровод полностью или частично.

Устройство шиберной задвижки предполагает также наличие дополнительных элементов – помимо самого ножа (шибера) – стойки, шпинделя, маховика, уплотнителей. Все вышеперечисленные элементы крепятся к корпусу или располагаются внутри него.

Устройство и принцип работы

Говоря о том, из чего состоит шиберная задвижка, следует отметить ее следующие основные составляющие:

• Стойка, через которую проходит шпиндель с прикрепленным к нему маховиком. Эти элементы обеспечивают движение элемента и перекрытие потока рабочей жидкости или газа;
• Шибер – то есть сама заслонка, которая может иметь различную форму и конструкцию – в зависимости от типа конкретной запорной арматуры;
• Уплотнительные элементы, которые обеспечивают герметизацию узла. Они могут располагаться на шибере или корпусе – за ножом по ходу движения среды. В последнем случае герметизация обеспечивается за счет прижатия заслонки давлением рабочей жидкости;
• Сальник. Задача этого элемента – обеспечивать герметичность верхней части узла;
• Корпус – тройник с центральным расширением. Часто выполняется разборным или с крышкой – для доступа к запорному механизму.

Задвижка перемещается по специальным направляющим (салазкам) внутри корпуса элемента. Она приводится в движение вращением маховика и посредством штока. Перемещаясь по направляющим, затвор частично или полностью перекрывает поток. Сама она при этом прижимается образующимся внутри трубопровода давлением к направляющим и уплотнителям, что обеспечивает герметичность узла.

Разновидности

В зависимости от формы затвора различают несколько разновидностей. Наиболее распространенными являются клиновидная и ножевая. Каждая из них в свою очередь может иметь разную конструкцию. Так клиновидный затвор может быть цельным или изготавливаться из двух соединенных под определенным углом дисков. Преимущества задвижки такого типа в высокой надежности и способности выдерживать большое давление рабочей среды. Но клин требует очень точной подгонки с направляющими (седлом). Также такая арматура не может использоваться с рабочими средами высокой температуры, так как затвор при этом подвергается тепловой деформации, что нарушает герметичность узла.

Ножевой затвор представляет собой пластину относительно небольшой толщины. Принцип работы шиберной задвижки такого типа схож с принципом ножа – затвор опускается и как бы «разрезает» поток жидкости или газа. Для повышения надежности и герметичности узла ножей может быть несколько. На нашем сайте доступны для заказа шиберно-ножевые задвижки CMO.

Также шиберная арматура может различаться по принципу приведения заслонки в движение: ручная, электрическая, пневматическая.

• Первые – наиболее простые и надежные, но область их применения ограничена жидкостями и газами небольшой плотности с малой скоростью движения.
• Электрические могут применяться на крупных трубопроводах и магистралях. Их единственным недостатком является энергозависимость.
• Задвижки с пневматическим приводом самые сложные по конструкции, но позволяют работать практически с любыми средами и обеспечивают тонкую регулировку потока.

Вне зависимости от конструкции все виды арматуры присоединяются к трубопроводу классическими типами соединений: фланцевыми, межфланцевыми или под сварку. При фланцевом и межфланцевом соединении рекомендуют использовать уплотнительные проставки.

Сфера применения

Несмотря на то, что функционал задвижек такого типа ограничен только двумя основными действиями – перекрытие и регулирования потока рабочей жидкости или газа – они находят самое широкое применение в различных сферах народного хозяйства.

Чаще всего шиберные задвижки используются в следующих областях:

• Коммунальное хозяйство. Арматуру монтируют на городских сетях водоснабжения и водоотведения, а также устанавливают на трубопроводах, по которым осуществляется транспортировка теплоносителей, питьевых, технических или сточных вод;
• Нефтегазовая сфера. Благодаря своей надежности затворы являются важным элементов нефте- и газодобывающего оборудования, а также применяются на магистральных трубопроводах при транспортировке и переработке углеводородов;
• Добыча и обогащение полезных ископаемых. Наиболее широко шиберные задвижки применяются на перерабатывающих и обогатительных фабриках – в трубопроводах и оборудовании для транспортировки, измельчения, сортировки, обогащения и т.д.;
• Химическая и пищевая промышленность. Задвижки используются на производственных линиях при изготовлении широкого спектра химической и пищевой продукции. В этих сферах обычно используются узлы, изготовленные из высокопрочных инертных материалов, не подверженных коррозии и обеспечивающих высокую степень герметизации среды;
• Производство строительных и отделочных материалов. Наиболее широко такие элементы применяются на цементных заводах и в оборудовании по его транспортировке. Благодаря своей высокой прочности и надежности этот тип запорной арматуры исключает потери сырья и материала на всех этапах переработки и производства;
• Электроэнергетика. Задвижки устанавливаются на трубопроводах атомных, тепловых и гидроэлектростанций, обеспечивая регулировку жидкости охладительного контура.

Кроме того, арматура может применяться и в других сферах, где присутствуют трубопроводы большого диаметра или с большим давлением/скоростью потока.

Достоинства

В сравнении с другими типами запорной арматуры, шиберная задвижка имеет ряд преимуществ по принципу работы, устройству, техническим и эксплуатационным качествам. Среди основных достоинств следует отметить:

• Простота и надежность конструкции, что существенно упрощает ее монтаж и эксплуатацию;
• Высокая степень герметичности даже при работе с агрессивными и химически активными средами;
• Долгий срок службы, благодаря отсутствию застойных зон и способности к самоочищению;
• Быстродействие и универсальность, что дает возможность применять такую арматуру практически в любой промышленной и бытовой сфере.

Высокие эксплуатационные характеристики в сочетании с доступной стоимостью делают шиберную арматуру оптимальным и экономически выгодным решением для сфер, где основными требованиями являются высокая надежность и безопасность.

Смотрите также:

Возврат к списку

Виды и назначение клиновых задвижек

Клиновидная задвижка играет важную роль в обеспечении надежной работы трубопроводов, способствующих перемещению различных сред. Механизм устройства и способ работы отличается высокой эффективностью и функциональностью.

Что представляет собой клиновая задвижка?

Трубопроводная арматура широко используется при организации технологических процессов, работе энергосистем и перерабатывающих комплексов. Клиновидные задвижки являются разновидностью арматуры, обладающие некоторыми техническими особенностями.

Седла запорных элементов располагаются под углом, а запоры представляют собой клин, который изготавливается таким образом, чтобы максимально удовлетворять технологические нужды трубопровода. Они бывают жесткими, упругими или двухдисковыми.

В любом случае, при регулировке клинья плотно входят в межседельный промежуток и надежно закрывают путь движения перекачиваемого продукта. Тип клина выбирается, исходя из технических требований, предъявляемых к используемой системе транспортировки среды.

Виды задвижек

• Фланцевая задвижка представляет собой самый распространенный вид запорной арматуры, широко использующийся в системах трубопроводов диаметром до двух тысяч миллиметров. Она находят применение как в промышленности, так и в жилищно-коммунальных трубопроводах, обеспечивающих жителей теплом, водой, газом и отводом канализационных вод. При этом они способны гарантировать качественное передвижение нефтепродуктов, пара, жидкости или других сред с давлением до 25 МПа и верхним пределом температуры 565 градусов по Цельсию. Фланцевая клиновая задвижка имеет репутацию надежного и эффективного средства регулировки и контроля.
• Шиберная задвижка не предназначается для регулировки потока транспортируемой среды. Она может находиться только в двух положениях — открыто или закрыто — и устанавливается на горизонтальных трубопроводах. Задвижки бывают с выдвижными или не выдвижными шпинделями. Кроме того, специалисты различают их по способу крепления, используя фланцевые или безфланцевые соединения. Конструктивные особенности состоят в наличии специального диска управления, гарантирующего быстрое поднятие или опускание рабочего штока. Перекрытие потока движения среде обеспечивают специальные сальники и уплотнители.
• Задвижки параллельные имеют похожую с клиновыми конструкцию. Основное отличие состоит в наличии параллельных дисков, гарантирующих надежное закрытие доступа перекачиваемого по трубопроводу материала. Достаточно простая конструкция дает возможность обеспечить трубопровод качественной арматурой по минимальной цене, при этом гарантировать долговечность и эффективность работы системы в целом. Поскольку она имеет минимальное гидравлическое сопротивление, то является главным элементом регулировки магистральных трубопроводов для работы ЖКХ.
• Задвижка шланговая обеспечивает работу транспортирующих различные среды трубопроводов. Она дает возможность быстро и максимально эффективно перекрыть движение жидкости, пара или топлива и присоединяется к трубам при помощи фланцевых соединений. Механизм представляет собой металлический корпус с расположенными внутри пережимными устройствами и специальными патрубками, гарантирующими надежность работы трубопровода, подающего топливо, пар или воду. Температура перекачиваемой среды не должна превышать 170 градусов Цельсия, а давление 1,6 МПа.

Устройство и принцип действия задвижки

Клиновые задвижки не используются как механизм регулировки, они предназначаются для быстрого и эффективного перекрытия потока среды, транспортируемой трубопроводом. Наиболее часто используемый способ работы – ручной, при этом применяются специальные маховики, обеспечивающие возможность быстро опустить запорный элемент в предназначенное для этого место.
Получить консультацию
Однако внедрение автоматизированных систем управления все больше заставляет применять электромоторы для работы задвижек. Конструкция максимально проста. Металлический корпус с размещенными в нем элементами затвора, которые приводятся в действие при помощи специального штока. Крепится такая арматура фланцевыми соединениями, гарантирующими полную герметичность и долговечность

Где размещается ходовой узел

Главным элементом управления является шпиндель-гайка, которая располагается внутри или снаружи корпуса. Совершая круговые движения, ходовая гайка в процессе работы выдвигает шпиндель на величину затвора.

Подобная конструкция носит название выдвижной и имеет ряд достоинств и недостатков. К первым относится отсутствие доступа к рабочей среде и быстрый доступ к рабочему узлу. Недостатком является увеличение массы арматуры и необходимость дополнительного пространства для установки.

Не выдвижной шпиндель размещен внутри и в процессе эксплуатации арматуры не выходит за пределы конструкции. Подобные затворы используются редко, так как механизм, погруженный в агрессивную среду, быстро выходит из строя, а ремонт сложен из-за невозможности доступа к системе регулировки.

Особенности конструкции и принцип действия затворов и задвижек

Задвижки и дисковые затворы являются наиболее распространенными разновидностями промышленной трубопроводной арматуры. При этом они имеют целый ряд конструктивных отличий друг от друга, напрямую определяющих их достоинства и недостатки, сферы и условия применения.

Основным рабочим органом затвора является расположенный перпендикулярно потоку среды диск. Он жестко закрепляется на оси, которая в данном случае выступает в качестве штока, то есть служит для изменения положения запорного элемента. Полностью открытому положению затвора соответствует размещение диска вдоль оси корпуса арматуры. При полном закрытии он по всему периметру прилегает к седлу, тем самым перекрывая сечение. Таким образом, для полного закрытия или открытия затвора достаточно повернуть шток на 90 градусов.

Основной рабочий орган задвижки – шибер, клин или диск – перемещается перпендикулярно потоку среды между расположенными параллельно уплотнительными поверхностями. При этом в полностью открытом положении он находится вне проходного отверстия. Перемещение запирающего элемента осуществляется путем вращения выдвижного или невыдвижного шпинделя, который может приводиться в действие вручную при помощи штурвала, в том числе через редуктор, или автоматически –многооборотным электроприводом, гидроприводом или пневмоприводом.

Преимущества и недостатки задвижек и затворов

Основные преимущества дисковых затворов:

• небольшое гидравлическое сопротивление;
• малое время открытия и закрытия;
• простота конструкции, монтажа и обслуживания;
• небольшая строительная длина и высота;
• сравнительно небольшие габариты и масса.

К числу главных недостатков затвора относятся необходимость приложения значительных усилий для перемещения при сильном напоре и большом диаметре трубопровода, невысокая герметичность в закрытом положении, повышенный износ запирающего элемента, постоянно находящегося внутри потока, а также уплотнений, при частом закрытии и открытии. Первая проблема решается путем установки редукторов и приводных механизмов. Повышения ресурса уплотнительных поверхностей и герметичности позволяет добиться применение эксцентриковых затворов.

Основные преимущества задвижек:

• минимальное гидравлическое сопротивление в открытом положении;
• достаточно высокая герметичность;
• небольшая строительная длина;
• возможность перекрытия потока вязких и загрязненных сред;
• подходят для установки на трубопроводах с меняющимся направлением потока;
• высокая сейсмостойкость;
• незначительный износ уплотнительных поверхностей даже при частой смене положения запирающего элемента.

Главными недостатками задвижек являются обусловленная особенностями конструкции значительная монтажная высота и масса арматуры, а также невысокая скорость срабатывания, даже при условии использования исполнительных механизмов. Задвижки сложнее и дороже затворов с точки зрения монтажа, обслуживания и ремонта.

Сферы применения затворов и задвижек

Дисковые затворы устанавливаются в качестве запорной (реже запорно-регулирующей) арматуры на трубопроводах, предназначенных для транспортировки чистых сред. Они активно применяются в системах теплоснабжения и горячего водоснабжения в коммунальном хозяйстве, в пищевой промышленности и других сферах, когда не предъявляются повышенные требования к герметичности. Трубопроводную арматуру этого типа целесообразно устанавливать на трубопроводах большого диаметра.

Задвижки, в отличие от затворов, менее критичны к чистоте среды, давлению и температуре, при этом способны обеспечить высокую герметичность и применимы для регулирования. Их используют в системах водоснабжения и водоотведения, нефтяной и химической промышленности, когда не критичны скорость срабатывания и значительные размеры оборудования. Их целесообразно устанавливать в районах с повышенной сейсмической активностью.

Задвижка — это… Что такое Задвижка?

Типичная стальная задвижка.

Задвижка — трубопроводная арматура, в которой запирающий или регулирующий элемент перемещается перпендикулярно оси потока рабочей среды ^[1]. Задвижки — очень распространённый тип запорной арматуры. Они широко применяются практически на любых технологических и транспортных трубопроводах диаметрами от 15 до 2000 миллиметров в системах жилищно-коммунального хозяйства, газо- и водоснабжения, нефтепроводах, объектах энергетики и многих других при рабочих давлениях до 25 МПа и температурах до 565 °C^[2].

Широкое распространение задвижек объясняется рядом достоинств этих устройств, среди которых:

Последнее качество делает задвижки особенно ценными для использования в магистральных трубопроводах, для которых характерно постоянное высокоскоростное движение среды.

К недостаткам задвижек можно отнести:

• большую строительную высоту (особенно для задвижек с выдвижным шпинделем, что обусловлено тем, что ход затвора для полного открытия должен составить не менее одного диаметра прохода;
• значительное время открытия и закрытия;
• изнашивание уплотнительных поверхностей в корпусе и в затворе, сложность их ремонта в процессе эксплуатации.

За редким исключением задвижки не предназначены для регулирования расхода среды, они используются преимущественно в качестве запорной арматуры — запирающий элемент в процессе эксплуатации находится в крайних положениях «открыто» или «закрыто».

Задвижки обычно изготовляются полнопроходными, то есть диаметр проходного отверстия арматуры примерно соответствует диаметру трубопровода, на который она устанавливается. Однако в некоторых случаях для уменьшения крутящих моментов, необходимых для управления арматурой, и снижения износа уплотнительных поверхностей, применяются суженные задвижки. Некоторое увеличение гидросопротивления при этом практически не влияет на работу системы, нежелательна установка таких задвижек лишь на магистральных трубопроводах больших диаметров.^[3].

Наиболее распространено управление задвижкой с помощью штурвала (вручную), также задвижки могут оснащаться электроприводами, гидроприводами и, в редких случаях, пневмоприводами. На задвижках большого диаметра с ручным управлением, как правило, устанавливают редуктор для уменьшения усилий открытия-закрытия.

По характеру движения шпинделя различаются задвижки с выдвижным или невыдвижным (вращаемым) шпинделем. В первом случае при открытии и закрытии задвижки шпиндель совершает поступательное или вращательно-поступательное движение, во втором — только вращательное.^[4]

Основные различия задвижек — в конструкции запорного органа, по этому признаку задвижки различаются на клиновые, параллельные, шиберные и шланговые^[3].

Устройство и принцип действия

В общем виде конструкция задвижки состоит из корпуса и крышки, образующих полость, в которой находится рабочая среда под давлением и внутри которой помещен затвор (на чертеже справа он клиновой). Корпус имеет два конца для присоединения задвижки к трубопроводу (применяются присоединительные концы фланцевые, муфтовые и под приварку). Внутри корпуса расположены, как правило два седла, параллельно или под углом друг к другу (как на рисунке), к их уплотнительным поверхностям в положении «закрыто» прижимаются уплотнительные поверхности затвора. Затвор перемещается в плоскости, перпендикулярной оси прохода среды через корпус, при помощи шпинделя или штока. Шпиндель с ходовой гайкой образует резьбовую пару, которая при вращении одного из этих элементов обеспечивает перемещение затвора в нужном направлении. Такое решение (см. поясняющий чертёж) наиболее распространено и применяется при управлении вручную или электроприводом. При использовании гидро- или пневмопривода шток совершает вместе с затвором только поступательное движение. Шпиндель одним концом внутри корпуса соединён с затвором, а другим — проходит через крышку и сальник (который в основном применяется в качестве уплотнительного устройства в задвижках) для соединения с элементом управления задвижкой (в данном случае штурвалом)^[3].

Конструкции запорных органов

Заклинившую задвижку нелегко открыть даже опытным морякам.

Клиновые задвижки

В клиновых задвижках сёдла в корпусе расположены под небольшим углом друг к другу, а затвор представляет собой устройство в виде клина — жёсткого, упругого или двухдискового, который в положении «закрыто» плотно входит в пространство между сёдлами (см. поясняющий чертёж, клин находится в нижнем положении, между сёдлами). В зависимости от условий эксплуатации выбирается тот или иной вид клина.

Жёсткий клин

Жёсткий клин обеспечивает надежную герметичность запорного органа, но для этого требуется повышенная точность обработки для совпадения угла клина с углом между сёдлами корпуса. Недостаток жёсткого клина — опасность заклинивания затвора и невозможность или трудность открытия задвижки в результате колебаний температур рабочей среды, износа или коррозии уплотнительных поверхностей.

Двухдисковый клин

Такой клин образуется двумя дисками, расположенными под углом к друг другу и жёстко скрепленными между собой. В нём диски имеют возможность самоустановки относительно сёдел корпуса, поэтому некоторые погрешности, допускаемые при изготовлении сёдел корпуса, не влияют на герметичность в положении «закрыто». Двухдисковый клиновой затвор существенно снижает возможность заклинивания, которое свойственно жёсткому клину, и, несмотря на некоторое усложнение конструкции, имеет ряд других достоинств — малый износ уплотнительных поверхностей, высокая герметичность запорного органа, меньшее усилие, необходимое для закрытия.

Клиновые двухдисковые задвижки, входящие в судовую арматуру называют также клинкетными.

Упругий клин

Это модификация двухдискового клина, диски которого связаны между собой упругим элементом, способным изгибаться, обеспечивая плотный контакт между уплотнительными поверхностями в положении «закрыто». В этом затворе снижены возможности самоустановки дисков по сравнении с двухдисковыми, хотя и сохраняется способность компенсировать некоторые деформации корпуса от нагрузок трубопровода и колебаний температур. Достоинства упругого клина — не требуется трудоёмкая пригонка затвора по корпусу (как для жёсткого клина) и конструкция более простая, чем у двухдискового. Таким образом, упругий клин в определённой степени сглаживает недостатки и сочетает достоинства двух других видов клиновых затворов^[3].

Параллельные задвижки

В параллельных задвижках уплотнительные поверхности двух сёдел в корпусе расположены параллельно друг другу. Затвор состоит из двух дисков, которые в положении «закрыто» при помощи специального клинового грибка прижимаются к сёдлам, перекрывая проход рабочей среде через корпус.

Шиберная задвижка

Является однодисковой разновидностью параллельной задвижки, в которой затвор называется шиберным односторонним. Такие задвижки применяются в тех случаях, когда допускается одностороннее направление потока рабочей среды и не требуется высокая герметичность запорного органа. Они предназначены для установки в качестве запорных устройств на трубопроводах, транспортирующих канализационные стоки, шламы, пульпы и другие, загрязнённые механическими примесями среды. Иногда затвор выполняется ножевым для разрушения частиц в рабочей среде, в этом случае задвижки называются шиберными ножевыми.

Чертёж шланговой задвижки в разрезе.

Шланговая задвижка

Задвижки с таким запорным органом принципиально отличаются от других конструкций^[5]. Корпус не имеет сёдел, а затвор — уплотнительных поверхностей. Проход среды ведётся через эластичный шланг (патрубок), вставленный в корпус и полностью изолирующий металлические детали конструкции от рабочей среды. Для перекрытия прохода шланг полностью пережимается под воздействием шпинделя (штока), поэтому такие устройства называются шланговыми, задвижками их назвали потому, что шпиндель для управления арматурой перемещается перпендикулярно к оси прохода среды, то есть работает по принципу задвижки.

Шланговые задвижки предназначены для трубопроводов, транспортирующих вязкие, пульпообразные и другие подобные среды, а также слабоагрессивные и агрессивные жидкости. Шланги изготавливают из различных марок резин, которые обеспечивают работу задвижек при давлениях до 1,6 МПа и температурах до 110 °C^[3].

Расположение ходового узла

Большое значение для работы и области применения задвижек имеет расположение ходового узла — резьбового соединения шпиндель-гайка. Он может быть расположен внутри задвижки в рабочей среде или вне полости корпуса.

Задвижки с выдвижным шпинделем применяют если нужно быть уверенным в надёжности арматуры. Эта задвижка является конструкцией с невыдвижным шпинделем.

Задвижка с выдвижным шпинделем

В такой конструкции резьба шпинделя и ходовая гайка расположены снаружи корпуса арматуры. Шпиндель нижним концом соединён с затвором и при вращении ходовой гайки для открытия задвижки совершает вместе с затвором только поступательное перемещение, при этом верхний конец шпинделя выдвигается на величину хода затвора. Для возможности перемещения шпинделя ходовая гайка поднята над верхней частью крышки (то есть над сальником) примерно на величину хода затвора в конструкции, которую называют бугельным узлом.

Достоинствами такой конструкции являются отсутствие вредного воздействия рабочей среды на ходовой узел и свободный доступ для его технического обслуживания, а следовательно меньший износ сальникового уплотнения и более высокая надёжность резьбовой пары и сальника.

Недостатком таких задвижек является увеличение строительной высоты и массы за счёт выхода шпинделя из крышки не менее, чем на диаметр прохода и необходимость по этой причине при монтаже оставлять свободное место для выхода шпинделя.

Задвижка с невыдвижным шпинделем

В этом случае ходовая резьба находится внутри полости задвижки и при открывании шпиндель не выдвигается из крышки, сохраняя своё первоначальное положение по высоте. Ходовая гайка в этих задвижках соединена с затвором и при вращении шпинделя для открытия прохода как бы наворачивается на него, увлекая за собой затвор.

В задвижках с невыдвижным шпинделем ходовой узел погружён в рабочую среду и поэтому подвержен действию коррозии и абразивных частиц в рабочей среде, к нему закрыт доступ и отсутствует возможность технического обслуживания во время эксплуатации, что приводит к снижению надёжности работы ходового и сальникового узлов.

В связи с этим такие задвижки имеют ограниченное применение — для трубопроводов, транспортирующих минеральные масла, нефть, воду, не засорённую твёрдыми примесями и не имеющими коррозионных свойств. Поскольку в задвижках с невыдвижным шпинделем затруднены наблюдение и уход за ходовым узлом, они не рекомендуются для ответственных объектов.

Достоинством такой конструкции является меньшая строительная высота, что делает целесообразным их применение для подземных коммуникаций, колодцев, нефтяных скважин и т.д^[6].

Материалы и способы изготовления

Уплотнительные поверхности задвижек изготавливаются без колец, с кольцами из латуни, фторопласта, с наплавкой из коррозионностойкой стали, из резины (в клиновых задвижках ей может покрываться клин, а в шланговых из неё изготавливается пережимной шланг).

Задвижки с корпусами из чугуна и алюминиевого сплава выполняются при помощи литья. Этим же способом изготавливаются и стальные задвижки, но некоторые из них, а также задвижки из титановых сплавов изготавливаются методом сварки заготовок, полученных штамповкой из листового проката. Такие задвижки называют штампосварными. По своим характеристикам, эксплуатационным и прочностным, они не уступают литым задвижкам, а наоборот, детали корпусов и крышек таких задвижек изготавливаются из материала более прочного и тщательно проконтролированного, качество которого выше, чем литьё. При этом технология сварки и методы контроля сварных соединений обеспечивают высокое качество корпусных деталей, позволяющее применять такие задвижки на ответственных объектах, включая атомную энергетику.^[3][6]

Примечания

1. ↑ ГОСТ Р 52720-2007. Арматура трубопроводная. Термины и определения.
2. ↑ ГОСТ 9698-86. Задвижки. Основные параметры.
3. ↑ ^{1 2 3 4 5 6} Поговорим об арматуре. Р. Ф. Усватов-Усыскин — М.: Vitex, 2005.
4. ↑ Трубопроводная арматура. Справочное пособие. Д. Ф. Гуревич — Л.: Машиностроение, 1981.
5. ↑ По этой причине ранее часто именовались шланговыми клапанами или шланговыми затворами, но по современной классификации, в соответствии с принципом действия, их именуют задвижками
6. ↑ ^{1 2} Арматура промышленная общего и специального назначения. Справочник. А. И. Гошко — М.: Мелго, 2007.

См. также

Из Чего Состоит Задвижка — Промышленный Элемент в Перми

Задвижка — это одна из наиболее распространенных разновидностей запорной арматуры для трубопроводов. Принцип действия задвижки заключается в перекрытии потока рабочей среды при помощи запирающего элемента, перемещающегося перпендикулярно оси трубопровода. Диапазон внутренних диаметров трубопроводов, в которые монтируются задвижки, варьируется от десятков миллиметров до нескольких метров, давление в трубе может приближаться к 25 мегапаскалей, а температура транспортируемой среды достигать 565 градусов. Рассмотрим подробнее из чего состоит трубопроводная задвижка и какие у нее есть плюсы и минусы.

Достоинства и недостатки стальных задвижек

По типу управления данные устройства делятся на задвижки с ручным управлением (при помощи штурвала), электрическим, гидравлическим или пневматическим приводом. Задвижки крупных диаметров как правило комплектуются редукторами, позволяющими существенно снизить усилия при перемещении затвора.

К преимуществам задвижек чаще всего относят следующие особенности:

• простота конструкции в сравнении с другими типами запорной арматуры
• малая длина устройства, облегчающая монтаж
• широкий диапазон внешних условий, в которых допускается эксплуатация задвижек
• низкое сопротивление потоку в открытом состоянии

В числе основных недостатков задвижек чаще всего упоминают следующие:

• большое время полного открытия или закрытия
• постепенный износ уплотнений в корпусе и затворе задвижки, в итоге приводящих к необходимости ремонта, который затруднительно выполнить без вывода задвижки из эксплуатации
• требования к свободному пространству в месте установки задвижки, что обусловлено большой эксплуатационной высотой (в первую очередь у задвижек с выдвижным шпинделем) для обеспечения полного хода затвора.

Составные части задвижки

В зависимости от принципа действия запорной части, различают клиновые, шиберные, параллельные и шланговые задвижки. Рассмотрим из чего состоит стальная задвижка на примере клиновой задвижки со шпинделем. Корпус и крышка задвижки образуют рабочую полость, внутри которой перемещается затвор (в данном случае клинового типа). На двух сторонах корпуса располагаются соединительные узлы для монтажа задвижки в состав трубопровода. Данные узлы чаще всего предназначены для фланцевого соединения, однако также встречаются варианты с монтажом при помощи муфты или путем сварного соединения. В внутренней полости корпуса располагаются 2 седла с уплотнительными поверхностями (в зависимости от типа затвора, эти поверхности могут быть расположены под углом друг к другу или параллельно), к которым в закрытом положении герметично прилегают уплотнительные поверхности клинового затвора. При помощи шпинделя и ходовой гайки, которые составляют резьбовую пару, затвор перемещается перпендикулярно оси трубопровода вдоль которой транспортируется рабочая среда. Такой способ перемещения затвора при помощи резьбовой пары используется в случае ручного или электрического привода задвижки. Если же задвижка оборудуется гидравлическим или пневматическим приводом, то шток, прикрепленный к затвору, совершает поступательное перемещение под воздействием привода. В нашем случае шпиндель проходит через уплотнительный сальник в крышке и соединяется со штурвалом, который и является органом управления задвижкой.

Задвижки с жестким клином

Клиновые задвижки имеют несколько разновидностей, которые отличаются формой, видом и материалом клина. Вне зависимости от типа клина, общее устройство задвижки выглядит следующим образом. В корпусе располагаются седла, которые образуют по отношению друг к другу небольшой угол. На эти седла в закрытом положении плотно садится клин и полностью перекрывает пространство между ними. Если в конструкции задвижки применяется жесткий клин, то при условии соблюдения высокой точности обработки уплотнительных поверхностей клина и седел, обеспечивает отлична герметичность запирания. Однако у клина такого типа есть и недостатки, связанные с возможным заклиниванием затвора в случае приложения излишних усилий при его запирании, а также в случае температурных колебаний, вызванных изменением температуры окружающей среды или транспортируемых жидкости или газа. Коррозия или износ уплотнительных поверхностей также приводят к потере герметичности соединения или затруднениям в открытии задвижки.

Задвижки с двухдисковым клином

Для снижения риска заклинивания в конструкции задвижки применяется так называемый двухдисковый клин, который состоит из двух жестко соединенных дисков, размещенных под углом друг относительно друга. Таким образом, состав стальной задвижки с двухдисковым клином увеличивается на несколько деталей. Благодаря самоустановке дисков относительно седел, снижаются требования к идентичности углов расположения седел и дисков, а также повышается герметичность затвора в закрытом положении. Конструкция двухдискового клина сложнее, чем у традиционного, но в сложность компенсируется меньшим износом поверхностей уплотнения в процессе эксплуатации и сниженным усилием, прилагаемым для надежного закрытия задвижки. Запорная арматура с двухдисковым клином, применяемая на судах, также носит наименование клинкетной.

Задвижки с упругим клином

Промежуточным типом, который обладает удобствами двухдискового клина, в области компенсации деформаций корпуса задвижки вследствие температурных колебаний, и при этом представляющий собой более простую конструкцию, является упругий клин. В отличие от жесткого клина, он не требует такой точной подгонки поверхностей затвора и седел. Это связано с конструкцией упругого клина, которая представляет собой два диска, связанных упругим изгибающимся элементом, за счет которого обеспечивается необходимая герметичность контакта между уплотнительными поверхностями.

Параллельные и шиберные задвижки

Конструкция параллельных задвижек отличается наличием двух параллельных дисков и двух седел параллельных друг другу. В закрытом положении диски плотно прижимаются к седлам при помощи опускающегося клиновидного грибка специальной конструкции. Разновидностью параллельной задвижки считается задвижка шиберного типа. В такой задвижке используется только один диск, что снижает герметичность запирания и обеспечивает возможность применения задвижки только в трубопроводах с одним направлением движения транспортируемой рабочей среды. Чаще всего задвижки такого типа применяются в трубопроводах для перекачки канализационных и прочих стоков, пульпы или шламов.

Задвижка шлангового типа

Шланговая задвижка конструктивно полностью отличается от прочих типов запорной арматуры отсутствием седел и уплотнительных поверхностей затвора. Ответ на вопрос из чего состоит задвижка этого типа следующий. Такая задвижка содержит установленный в корпусе патрубок или шланг из эластичного материала, по которому транспортируется через задвижку рабочая среда. В процессе перекрытия задвижки осуществляется полное пережатие данного шланга вследствие воздействия на него штока. Применяются шланговые задвижки в трубопроводах, перекачивающих рабочие среды с повышенным показателем вязкости. К задвижкам такой тип арматуры относят потому, что принцип ее действия также связан с перемещением шпинделя или штока в плоскости, перпендикулярной оси трубопровода.

Выдвижной или невыдвижной шпиндель

По расположению ходового узла, которое представляет собой резьбовую пару из шпинделя и гайки, входящих в состав трубопроводной задвижки, устройства делятся на арматуру с выдвижным и невыдвижным шпинделем. Первый тип шпинделя подразумевает расположение шпинделя снаружи корпуса. В процессе открытия или закрытия задвижки происходит вращение ходовой гайки, что приводит к поступательному перемещению шпинделя, верхний конец которого выдвигается на величину, равную ходу затвора. Для обеспечения возможности движения шпинделя ходовая гайка размещена над верхней частью крышки. К примеру, задвижка стальная 30с41нж и 30лс41нж относится именно к такому типу с выдвижным шпинделем. Плюсом такой конструкции является отсутствие контакта данного узла с рабочей средой, которая может оказывать агрессивное воздействие, а также обеспечение свободного доступа к ходовому узлу для проведения процедур по его обслуживанию. К минусам данной конструкции относят требования к свободному месту для перемещения шпинделя, что приводит к большей строительной высоте при монтаже такой задвижки.

В задвижках с невыдвижным шпинделем достоинства и недостатки прямо противополжны предыдущей конструкции. В такой задвижке шпиндель совершает только вращательные движения, а ходовая гайка, которая соединена с затвором, в процессе открытия или закрытия задвижки наворачивается на шпиндель и перемещает затвор. Поскольку в конструкции данного типа ходовой узел находится под воздействием транспортируемой рабочей среды, задвижки с невыдвижным шпинделям применяют в трубопроводах, перекачивающих неагрессивные жидкости, масла и нефтепродукты. В связи с тем, что такая конструкция шпинделя существенно затрудняет доступ к нему для проведения процедур по обслуживанию, задвижки данного типа редко применяются в объектах повышенной ответственности. Зато низкие требования к наличию дополнительного места для монтажа задвижки, позволяют использовать ее в условиях ограниченного пространства для установки запорной арматуры, таких как скважины, колодцы и прочие подземные коммуникации.

Способы изготовления задвижек и применяемые в конструкции материалы

Корпуса задвижек чаще всего изготовляются методом литья из сталей различных марок, чугуна или алюминиевого сплава. Однако, некоторые стальные корпуса, а также корпуса из титановых сплавов изготавливаются так называемым штампосварным методом, которые подразумевает на первом этапе штамповку заготовок из катаного листа, а втором этапе осуществление сварки заготовок (в инертной среде для титановых сплавов). Второй метод изготовления ничем не уступает литью, более того, по своим прочностным характеристикам, за счет использования материалов повышенной прочности и износостойкости, такие задвижки применяются в условиях увеличенных требований к характеристикам материала запорной арматуры. Применение в производстве современных методов контроля качества соединений, полученных методом сварки, позволяет гарантировать высочайшее качество сворных швов и обеспечивает возможность применения таких задвижек на объектах повышенной ответственности вплоть до атомных электростанций.

Для уплотнительных поверхностей большинства задвижек применяется латунь или фторопласт, сорта стали, устойчивой к коррозионному воздействию. В некоторых типах клиновых задвижек уплотнительные поверхности могут покрываться резиной, а задвижках шлангового типа из резины или аналогичных эластичных материалов изготавливается пережимной шланг.