Всё о задвижках


Задвижка представляет собой трубопроводную арматуру, в которой регулирующий или запирающий элемент передвигается перпендикулярно направлению потока жидкости, газа или иной рабочей среды. Задвижка является очень распространенным видом запорной арматуры. Она применяется почти на любых трубопроводах транспортного и технологического назначения, имеющих диаметр от 15 мм до 2 м: в нефтепроводах, системах жилкомхозяйства, водо- и газоснабжения, объектах энергетики и т.д. при рабочем давлении до 25 MPa и температуре до 565 °C.


Типичная задвижка из стали
Типичная задвижка из стали.

Популярность задвижек объясняется множеством преимуществ этих устройств, а именно:
— простотой конструкции;
— сравнительно небольшой строительной длиной;
— возможностью использования в разнообразных эксплуатационных условиях;
— малым гидравлическим сопротивлением.


Последняя характеристика делает задвижку особенно ценной для применения в магистральных трубопроводах, где наличествует постоянное скоростное движение среды.


Среди недостатков задвижек выделяются:
— немалая строительная высота, в особенности у задвижки с выдвижным шпинделем. Это обуславливается тем, что для полного открытия ход затвора должен составить как минимум один диаметр прохода;
— существенное время на закрытие и открытие;
— износ поверхностей уплотнения в затворе и корпусе, сложность их ремонта в ходе эксплуатации.


Обычно задвижки не предназначаются для регулировки расхода среды, они эксплуатируются преимущественно как запорная арматура — запирающий элемент в ходе эксплуатации располагается в крайних точках «закрыто» или «открыто».


Как правило, задвижки изготавливаются полнопроходными, иначе говоря, проходное отверстие арматуры имеет диаметр, который примерно равен диаметру трубопровода, на котором она устанавливается. Тем не менее, в некоторых случаях, для сокращения крутящих моментов, которые необходимы для управления арматурой, и уменьшения изнашивания уплотнительных поверхностей, используются суженные задвижки. Определенное увеличение гидросопротивления в таких случаях почти не влияет на работоспособность системы. Нежелательно устанавливать такие задвижки только на магистральных трубопроводах, имеющих большой диаметр.


Данную задвижку на теплотрассе в городе Вупперталь (Германия) можно приводить в качестве примера работникам ЖКХ многих государств — наличие аккуратной теплоизоляции на защелках, специального колпака на выдвижном шпинделе, цепи, фиксирующей запорный орган, чтобы исключить воздействие посторонних людей.
Данную задвижку на теплотрассе в городе Вупперталь (Германия) можно приводить в качестве примера работникам ЖКХ многих государств — наличие аккуратной теплоизоляции на защелках, специального колпака на выдвижном шпинделе, цепи, фиксирующей запорный орган, чтобы исключить воздействие посторонних людей.

Наиболее распространенным является управление задвижкой при помощи штурвала (вручную). Помимо этого, задвижка может оснащаться гидроприводами, электроприводами и пневмоприводами (последний вариант достаточно редкий). На задвижках с большим диаметром с ручным управлением обычно устанавливают редуктор, чтобы уменьшить усилия открытия-закрытия.


По свойству движения шпинделя различают задвижки с выдвижным или вращаемым (невыдвижным) шпинделями. В первом случае при закрытии и открытии задвижки шпиндель осуществляет поступательно-вращательное и поступательное движение, во втором — лишь вращательное.


Ключевые различия задвижек состоят в конструкции запорного механизма, по данному признаку задвижки бывают клиновые, параллельные, шланговые и шиберные.



Устройство и принцип работы

Конструкция задвижки включает в себя корпус и крышку, образующие полость, в которой под давлением находится рабочая среда, и внутри которой размещается затвор (на рисунке он клиновой). Корпус обладает двумя концами, чтобы задвижка присоединялась к трубопроводу (используются присоединительные концы муфтовые, фланцевые и под приварку). Обычно внутри корпуса расположены два седла (под углом или параллельно друг к другу), в положении «закрыто» к их уплотнительным поверхностям прижимается уплотнительная поверхность затвора. Затвор передвигается в плоскости, перпендикулярной направлению прохода через корпус рабочей среды, при помощи штока или шпинделя. Шпиндель, имеющий ходовую гайку, формирует резьбовую пару, она при вращении одного из данных элементов обеспечивает передвижение затвора в необходимом направлении. Подобное решение (см. чертеж) наиболее популярно и применяется при управлении электроприводом или вручную. При использовании пневмо- и гидропривода шток делает вместе с затвором лишь поступательное движение. Внутри корпуса шпиндель одним концом соединен с затвором, а вторым — проходит через сальник (который в основном используется как уплотнительное устройство в задвижках) и крышку для соединения с управляющим элементом задвижкой (в нашем случае — штурвалом).



Клиновая задвижка

В клиновой задвижке седла в корпусе располагаются друг к другу под небольшим углом, а затвор здесь — это механизм в виде клина (упругого, жесткого или двухдискового). В положении «закрыто» клин плотно входит в пустоту между седлами (на поясняющем чертеже клин находится в нижней точке, между седлами). Исходя из условий эксплуатации, выбирают ту или иную разновидность клина.


Клиновая задвижка с выдвижным шпинделем (чертеж в разрезе).
Клиновая задвижка с выдвижным шпинделем (чертеж в разрезе).


Жесткие клинья

Жесткие клинья надежно обеспечивают герметичность запорного элемента, но для этого необходима максимальная точность обработки, чтобы угол клина совпадал с углом между двумя седлами корпуса. Слабая сторона жесткого клина состоит в опасности заклинивания затвора и невозможности или трудности открытия задвижки из-за колебаний температуры рабочей среды, коррозии или износа уплотнительных поверхностей.


Даже опытным морякам нелегко открыть заклинившую задвижку
Даже опытным морякам нелегко открыть заклинившую задвижку.


Двухдисковые клинья

Такие клинья образуются двумя дисками, которые расположены друг к другу под углом и жестко скреплены между собой. В таком клине диски обладают возможностью самоустановки по отношению к седлам корпуса. Потому некоторые погрешности, которые могут быть допущены при производстве седел корпуса, не способны повлиять на надежность герметичности в положении «закрыто». Двухдисковые клиновые затворы существенно снижают возможность заклинивания, свойственное жестким клиньям, и, несмотря на определенное усложнение конструкции, имеют ряд других преимуществ: малая изнашиваемость уплотнительных поверхностей, меньшее усилие, требуемое для закрытия, надежность герметичности запорного органа. Клиновая двухдисковая задвижка, входящая в судовую арматуру, называется также «клинкетной».



Упругие клинья

Такие клинья являются модификацией двухдисковых клиньев, диски которых между собой связаны упругим элементом. Элемент способен изгибаться, чем обеспечивается плотность контакта между уплотнительными плоскостями в положении «закрыто». В данном затворе снижена возможность самоустановки дисков по сравнению с двухдисковыми, хотя и остается способность компенсировать определенные деформации корпуса от колебаний температур и нагрузок трубопровода. Преимущества упругого клина: нет потребности в трудоемкой пригонке затвора по корпусу (что свойственно жесткому клину), конструкция проще, чем у двухдискового. Упругий клин, таким образом, в некоторой степени сглаживает слабые стороны и сочетает сильные стороны двух других типов клиновых затворов.



Параллельная задвижка

В параллельной задвижке уплотнительные поверхности обоих седел в корпусе располагаются по отношению друг к другу параллельно. Затвор состоит из пары дисков, которые, находясь в положении «закрыто», специальным клиновым грибком прижимаются к седлам и перекрывают рабочей среде проход через корпус.



Задвижки шиберные

Они представляют собой однодисковую разновидность параллельной задвижки, где затвор называется «односторонним шиберным». Такие задвижки используются тогда, когда допускается односторонняя направленность потока среды, а также нет необходимости в высокой герметичности запорного органа. Они играют роль запорных механизмов на трубопроводах, которые транспортируют канализационные стоки, пульпы, шламы и другие рабочие среды, загрязненные механическими смесями. Иногда затвор делается ножевым для разрушения частичек в рабочей среде, в данном случае задвижки называются «ножевыми шиберными».


Шиберная задвижка с электроприводом
Шиберная задвижка с электроприводом.


Шланговые задвижки

Задвижки с подобным запорным органом от других конструкций отличаются принципиально. У корпуса нет седел, а у затвора — уплотнительных поверхностей. Прохождение среды происходит через эластичный патрубок (шланг), вставленный в корпус и целиком изолирующий детали конструкции из металла от рабочей среды. Чтобы перекрыть проход, шланг до конца пережимается под воздействием штока (шпинделя), поэтому подобные устройства носят называние «шланговые». Задвижками их назвали по той причине, что для управления арматурой шпиндель перемещается перпендикулярно к направлению прохода среды, иначе говоря, функционирует по принципу задвижки.


Шланговая задвижка
Шланговая задвижка.

Шланговая задвижка предназначена для трубопроводов, транспортирующих пульпообразные, вязкие и иные подобные рабочие среды, а также агрессивные и слабоагрессивные жидкости. Шланги изготавливаются из разных марок резин, обеспечивающих работу задвижек при температуре до 110 °C и давлении до 1,6 MPa.



Местоположение ходового узла

Существенное значение для сферы применения и работы задвижек имеет местоположение ходового узла, представляющего собой резьбовое соединение шпинделя-гайки. Он может находиться внутри задвижки в среде или за пределами полости корпуса. Задвижка с выдвижным шпинделем применяется, если необходимо быть уверенным в высокой надежности арматуры.



Задвижки с выдвижным шпинделем

В таких конструкциях ходовая гайка и резьба шпинделя расположены вне корпуса арматуры. Нижним концом шпиндель соединен с затвором и, когда вращается ходовая гайка, чтобы открыть задвижку, вместе с затвором совершает только поступательное передвижение, при этом верхняя часть шпинделя выдвигается на размер хода затвора. Чтобы шпиндель мог перемещаться, ходовая гайка приподнята над верхом крышки (т.е. над сальником) примерно на размер хода затвора в устройстве, которое называется «бугельным узлом».


Преимущества такой конструкции: рабочая среда не воздействует негативно на ходовой узел, имеется свободный доступ для его техобслуживания, соответственно, меньше изнашивается сальниковое уплотнение, а резьбовая пара и сальник более надежны. Недостаток таких задвижек: увеличение массы и строительной высоты, поскольку шпиндель выходит из крышки как минимум на диаметр прохода. В связи с этим возникает необходимость при установке оставлять свободное пространство для выхода шпинделя.



Задвижки с невыдвижным шпинделем

Тут ходовая резьба располагается в полости задвижки, а шпиндель при открывании не выдвигается из крышки, то есть сохраняет свое начальное положение по высоте. В этих задвижках ходовая гайка соединена с затвором, и когда шпиндель вращается для открытия прохода, гайка как бы на него наворачивается, таща за собой затвор.


Ходовой узел в задвижке с невыдвижным шпинделем погружен в среду, и потому подвержен действию абразивных частиц и коррозии в среде, к нему нет доступа и нет возможности его технического обслуживания в процессе эксплуатации, что снижает надежность работы сальникового и ходового узлов.


По этой причине у таких задвижек ограниченное применение — исключительно для трубопроводов, предназначенных для транспортировки нефти, минеральных масел и воды, которая не засорена твердыми примесями и не имеет коррозионных свойств. Так как в задвижке с невыдвижным шпинделем уход и наблюдение за ходовым узлом затруднены, они не рекомендуются для особо важных объектов.



Достоинством данной конструкции является уменьшенная строительная высота, поэтому их целесообразно применять для подземных коммуникаций, нефтяных скважин, колодцев и т.д.



Способы изготовления и материалы

Уплотнительные поверхности задвижки производятся без колец, с кольцами из фторопласта, латуни, с наплавкой из стали коррозионностойкой, из резины (в клиновой задвижке ей могут покрывать клин, а в шланговых из этого материала изготавливают пережимной шланг).


Задвижка с корпусами из алюминиевого сплава и чугуна выполняется с помощью литья. Этим же методом изготавливаются и задвижки из стали, но часть их, а также задвижки из сплавов титана изготавливаются способом сварки заготовок, что получены штампованием из листового проката. Подобные задвижки называются «штампосварными». По своим свойствам, прочностным и эксплуатационным, они не хуже литых задвижек, наоборот, крышки и корпуса таких задвижек производятся из материала, который более прочен и тщательнее проконтролирован, его качество выше, чем у литья. При этом технологические особенности сварки и способы контроля соединений обеспечивают повышенное качество деталей корпуса, позволяющее применять подобные задвижки на объектах высокой ответственности, в том числе в атомной энергетике.


Всего просмотров: 10177




Похожие определения: Задвижка   Cистема обозначений ЦКБА   Металлопрокат