Виды задвижек

Устройство и предназначение задвижек

Простая и надёжная конструкция запорных элементов делает их востребованными при оснащении транспортной, технологической магистрали. В зависимости от вида исходного сырья, из которого производится задвижка, конструкции, её допустимо использовать в системах с давлением до 25 Мпа. При этом температура среды может достигать максимальной отметки в +565°С.

Составные части

Задвижки крепятся на трубные сети, диаметр которых составляет от 1-2 см до 1,5-2 м. Основное назначение задвижек – перекрытие/регулирование потока веществ.

Конструкция задвижки включает такие элементы

1. Корпус. Основную часть размещают вовнутрь магистрали. Крышка сопутствует точному управлению запорным механизмом. Корпус изготавливается из таких металлов: латунь, алюминий, стальные сплавы, нержавейка, ковкий чугун с антикоррозийным слоем.

2. Запор. Имеет вид металлического клина, диска, шибера, гибкой трубки. Иногда он покрывается эластомером (резина) для увеличения герметичности. Во время перемещения узел плотно опускается в профильное седло. Обеспечивает надёжное перекрытие канала.

3. Приводная система. Она отвечает за управление движениями заслонок в самом узле. Система напоминает маховик, который двигается на штоке стационарного или выдвижного типа. При этом его дополняют пневматические, электрические, гидравлические приводы.

Задвижки, изготовленные из бронзы и латуни, используются крайне редко. В последнее время популярными стали задвижки, которые оснащаются электрическим приводом.

Где используются

Агрегат предназначен для работы с жидкими веществами, газом, вязкими компонентами. Затворы устанавливаются на таких объектах:

• трубопроводы местного назначения, магистрали кольцевого типа;

• промышленность: пищевая, нефтегазовая (нефтяные задвижки), химическая;

• предприятия, занимающиеся прогоном жидкой, вязкой, газообразной среды, включая вещества агрессивного, токсичного, технологического типа;

• бытовые трубопроводы;

• стояки многоквартирных домов, точки соединения центральных систем водо- и газоснабжения;

• пожарные гидранты, насосные станции.

Запорная арматура необходима везде, где есть трубопроводная сеть. Большинство процессов невозможно осуществлять без её использования.

Требования к хранению и перевозке задвижек

После сборки каждая задвижка оправляется на выходной контроль. После него в паспорте ставится специальная пометка. Затем прибор консервируется по ГОСТ 9.014-78.

Транспортировка устройства к месту хранения проводится только в заводской таре с соблюдением пунктов ГОСТ 15150-69.

Хранить систему нужно в заводской упаковке. Если она отсутствует, то подойдёт чистая тара, схожая по размеру. Клин опускается в положение «закрыто», присоединительные патрубки закрываются заглушками. Предварительно все элементы очищаются от остатков рабочей среды. Шпиндель смазывается смазкой под маркировкой ВНИИНП-232.

Параллельные задвижки

Модель трубопроводной арматуры получила такое название благодаря своему корпусу. В нём запирающие элементы размещены параллельно друг другу.

Механизм прогоняет такую среду: водяную, парообразную, нефтяную, масляную, газообразную, пищевую. Его устанавливают на трубопроводы, которые транспортируют жидкости с механическими примесями. Здесь задвижки выполняют запирающую и регулирующую функцию.

Конструкция может иметь несколько дисков, и бывает:

• однодисковой;

• двудисковой.

У двудисковых моделей движение каждого диска к уплотняющей поверхности производится с помощью специального устройства. Это обеспечивает клин или пружина. Оборудование работает с относительно небольшим гидравлическим сопротивлением, что ценится в трубопроводах, транспортирующих рабочую среду на высокой скорости.

Параллельный тип задвижек удобный и простой в эксплуатации. У него не заедает затвор в положении «закрыто». Он справляется даже с очень высокими тепловыми нагрузками. Модель легко монтируется с помощью фланцевого присоединения. При соблюдении рекомендаций по обслуживанию, она выдержит существенные эксплуатационные нагрузки.

Задвижки по типу привода

Если ссылаться на ГОСТ 5762-2002 г, все виды задвижек выпускаются для труб с диаметром 1,5-160 см. Большой разброс в размерах обуславливается разнообразием габаритов каждой модели. В некоторых случаях, применение прибора с ручным механизмом не только неудобно, но и является нерациональным. Поэтому производители комплектуют арматуру следующими разновидностями приводов:

• ручным;

• механическим;

• электромагнитным;

• электрическим;

• пневматическим;

• гидроприводным.

Популярными считаются задвижки, которые оснащены ручными, механическими, электрическими приводами. Такие агрегаты являются надёжными, простыми в эксплуатации, износоустойчивыми.

Ручные(штурвальные)

Конструкция состоит из основного корпуса, а также крышки. Между ними образовывается полость, куда перетекает рабочее содержимое. Здесь же находится затвор, размещённый в перпендикулярном положении по отношению к среде. Это позволяет в нужный момент перекрыть поток, который проходит через корпус.

В корпусе есть проход. Его размер равен диаметру трубы, к которому подключена система. Камера, где затвор начинает двигаться, является рабочим органом. Простота конструкции позволяет максимально свободно пропускать вещества. Внутри корпуса не создаётся зона разрежения, в отличие от обычных кранов. Крышка прикрепляется в верхней части для надёжной герметизации внутреннего отсека. Она так же является креплением для рабочего механизма.

Ручные задвижки можно применять на трубопроводах с рабочим давлением до 25 атмосфер. Допустимая температура потока – до +565°С. Популярность изделия обусловлена следующим:

• простой тип конструкции;

• не нужно привлекать дополнительную аппаратуру;

• прямая камера не влияет на скорость потока веществ;

• небольшие габариты;

• подходит для большинства трубных систем;

• допускает изменять направления содержимого;

• малый показатель коэффициента гидравлического сопротивления.

Однако конструкция обладает определёнными недостатками, которые делают её более уязвимой. Управление затвором с помощью вращения штурвала не спасает агрегат от трений. Основная причина поломок оборудования – это износ отдельных элементов.

Механические(редуктор)

Задвижка с редуктором относится к разновидности промышленной арматуры. Она позволяет своевременно перекрывать рабочую жидкость. Запорный элемент размещён во внутренней полости корпуса. Он перпендикулярен общему потоку, а так же оси трубы. Регулирующие движения относятся к поворотно-поступательному типу.

Подобное оборудование применяется во многих отраслях. Оно устанавливается на трубы с диаметром от 35 до 220 см. Выдерживает значительные температурные колебания рабочей среды – от -70 до +450°С. Система нормально функционирует при высокой скорости потока, не вступает в реакцию с агрессивными веществами.

С электродвигателем

Арматура оснащена запирающим элементом, выполненным в форме диска. Чтобы перекрыть поток, он проворачивается вокруг своей оси. В зависимости от особенностей системы, подбирается тип привода. Он может оснащаться возвратной пружиной или идти без неё.

Подвижность задвижки обеспечивается поворотом штока. Он подсоединяется к приводу напрямую или через предохранительную муфту. Когда с внешнего блока управления поступает соответствующий сигнал, механизм перекрывает трубопровод. Перемещение затвора происходит в перпендикулярном направлении к потоку. Он запирается двумя сёдлами, которые располагаются параллельно или под углом. Вращающие движения элемента передаются через шпиндель.

По типу шпинделя

Ходовой узел задвижки представлен в виде резьбового соединения между шпинделем и гайкой. Он передаёт энергию от вращающегося маховика к затвору. Этот элемент размещается внутри или снаружи арматуры. Изделие выпускается с двумя типами шпинделей: выдвижные, невыдвижные.

С выдвижным шпинделем

Выдвижные шпиндели соединяются с затворной частью с помощью своих нижних концов. Гайка располагается снаружи. Когда маховик начинает вращаться, шпиндель продвигается наверх на величину равную ходу затвора. Ходовой узел не соприкасается с содержимым трубы. Благодаря этому, продлевается срок службы арматуры, допускает использовать её при работе с агрессивной средой.

Устройство задвижки простое в обслуживании, более надёжное. Однако есть у него недостатки: ощутимый вес, большая строительная высота. Над маховиком должно оставляться свободное место, необходимое для продвижения шпинделя при открытии потока.

С невыдвижным шпинделем

Ходовой узел закрепляется изнутри. Шток крепится верхними концами. Он не изменяет положение, когда устройство открывается, закрывается. Когда маховик вращается, затвор и ходовая гайка одновременно двигаются вверх/вниз по отношению шпинделя.

Резьбовое соединение постоянно помещено в рабочую среду. У такого вида арматуры отсутствует свободный доступ к сальнику, что делает его менее устойчивым к воздействию агрессивных веществ. Модель не используется в сложных рабочих условиях. Она не устанавливается на объектах с высокой ответственностью. Но подходит в тех случаях, когда от задвижки требуется небольшой вес и относительно малая строительная высота.

По материалу корпуса

Запорное оборудование эксплуатируется, чаще всего, в сложных условиях. Поэтому к материалу, из которого изготавливается корпус, предъявляются жёсткие требования. От этого напрямую зависит срок службы изделия, его стойкость к коррозии, агрессивной среде, класс герметичности. Как правило, востребованными являются изделия, производимые из чугуна, стали, пластика.

Чугунные

Изделия из чугуна используются на объектах ЖКХ. Они подходят для водопроводов, канализаций, систем котельных. Работают с такой средой: холодная/горячая вода, пар.

Чаще всего производители выпускают оборудование из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом, используя марки 40 и 50.

Преимущества ВЧШГ:

1. стойкость к износу;

2. хорошая прочность на сжатие;

3. высокий предел текучести;

4. прочность;

5. допустимая ударная вязкость.

В составе ВЧШГ содержится до 3,7% углерода. Это позволяет существенно увеличить литейные свойства чугуна.

Стальные

Сфера применения стальных запорных элементов намного шире, чем из чугуна. Они используются в разных секторах промышленности. Их основная задача – организовать магистрали, которые транспортируют такую рабочую среду:

• холодная/горячая вода;

• нефтепродукты;

• газ;

• разнообразные химические вещества, если составляющие элементы задвижки не окисляются при контакте с ними;

• пар;

• иногда морская вода.

Для изготовления задвижек берутся разные марки стали, которые отличаются по количеству содержания углерода. Легированная сталь содержит дополнительные химические элементы, которые улучшают эксплуатационные характеристики. От выбранной марки напрямую зависит твёрдость и срок службы арматуры. Необходимую информацию о стали, из которой изготовлен корпус, можно найти в маркировке запорного оборудования.

Арматура из нержавеющей стали считается распространённой. Она выдерживает колебания температуры, не окисляется при контакте со многими агрессивными веществами, служит долго, обеспечивает надёжную работу всей системы трубопровода.

Пластиковые

Задвижки, изготовленные из высококачественного, износостойкого пластика (ПВХ), часто используются на предприятиях промышленного сектора, в теплоэнергетических компаниях. Их клапан допускает транспортировку сверхчистых жидкостей.

Материал изделий не токсичен, поэтому востребован в системах пищевой промышленности. Он не вступает в реакцию с влагой, не покрывается коррозией. Корпус выдерживает сложные рабочие условия, применим для агрессивной среды. Затвор можно задействовать для увеличения скорости сброса жидкостей из объёмных ёмкостей.

По типу затвора

Характерная особенность всех модификаций арматуры – запирающий/регулирующий элемент перемещается перпендикулярно транспортируемому потоку. Задвижки выпускаются с разной формой затвора. Его конструкция бывает нескольких типов: клиновая, шиберная, шланговая.

Клиновые

Модель оснащена затвором в форме клина, как например задвижка чугунная клиновая. Клин располагается между поверхностями, которые находятся под наклоном. Принцип действия: клин перекрывает поток жидкостей/газов, двигающихся перпендикулярно по отношению к оси. Клин бывает:

1. Жёстким. У изделия простая конструкция, повышенная жёсткость, надёжность, хорошая герметичность. Требует точности в подгоне клина, уплотнения. Клин шарнирно крепится на шпиндель, размещённый в верхней области крышки. Элемент спускается по направляющим корпуса. Система слажено функционирует с существенными колебаниями давления в трубах.

2. Двухдисковым. Два диска прикреплены под небольшим углом. Их соединяет разжимная деталь. Устройство самостоятельно выравнивается во время примыкания к сёдлам. Это исключает заклинивание, обеспечивает высокий показатель герметичности затвора.

3. Упругим. Заслонки являются двухдисковыми, где привод разделён на две равные части. Между ними есть элемент, который хорошо пружинит. Такие конструкционные особенности модели способствуют уплотнениям двигаться под определённым углом. Это обеспечивает хороший контакт с седлом. Не заклинивает при перепаде температур, однако поверхность клина быстро изнашивается.

Шиберные

В шиберных моделях дисковой затвор и сёдла параллельны. Когда шиберный механизм опускается, он герметично перекрывает условное пространство с помощью давления внутренней среды.

Ножевые задвижки считаются самой простой вариацией оборудования. Их часто монтируют в канализационных сетях, пульпопроводах, на объектах, где транспортируется густая среда, которая не требует высокой герметичности.

Шланговые

Это редкая разновидность задвижек. У них отсутствуют уплотнительные сёдла. Они отличаются необычным строением затворного элемента, который имеет вид гибкого шланга. Он сгибается посредством работы штока, в средней части корпуса.

Арматура обладает повышенной стойкостью к коррозии. Она востребована в отраслях, которые работают с вязкими, химическими веществами. Монтируется на трубопроводы с небольшим проходом. Хорошо функционирует в такой среде: пульпа, примесь, шлам, другие.

Основные технические характеристики задвижек

Устройство выпускается для определённых условий использования. Разные модели делятся по следующим критериям:

• номинальный диаметр;

• номинальное давление;

• климатическое исполнение;

• класс герметичности затворного элемента.

Под номинальным диаметром подразумевают размер условного прохода, который измеряется в затворе. Оборудование бывает полнопроходным и неполнопроходным, где диаметр затвора меньше диаметра трубы.

Класс герметичности

Параметр определяют с помощью исследований. Все испытания, класс герметичности регламентируются ГОСТ 9544-2015.

Во время проверок, давление подачи воды/газа в патрубок повышают до номинального показателя. В зависимости от номинального диаметра, для каждой модели время начала утечки измеряется индивидуально.

Арматура имеет несколько классов герметичности: от А до G. Если в затворе отсутствуют утечки, то ему дают высокий класс А.

Давление

В паспорте затворного оборудования прописывается так же номинальное давление (PN). Показатель указывает наибольшее давление рабочей среды, при котором задвижка сможет работать бесперебойно на протяжении заявленного срока службы. Номинальный ряд регламентируется ГОСТ 26349-84. Он включает показатели от 10 до 40 атмосфер (1,0-4,0 МПа).

Температура рабочей среды

Если корпус выполнен из нержавеющей стали, то предельное значение температуры рабочей среды намного выше, чем у моделей из чугуна, других сплавов стали. Допустимый диапазон составляет -40° …+550°С. Для стальных изделий – -10°…+425°С. Показатель для моделей, имеющих чугунный корпус, намного ниже и зависит от качества материала – от -5° до +150°С.

Температура окружающей среды

Климатическое исполнение – это параметр, который определяет предельное значение температуры окружающей среды для нормальной работы механизма. Он делится на группы:

1. Т1 – показатель температуры -10°…+50°С;

2. ТпУ1 – колебания в пределах -29°…+40°С;

3. У1 – значение в диапазоне -40°…+40;

4. ХЛ1 – температурный режим -60°…+40°С.

Параметр соответствует ГОСТ 15150-69г.

Способ монтажа

Установкой задвижек должен заниматься только обученный персонал. Любая ошибка монтажника нарушит технику безопасности и приведёт к жертвам.

Прежде, чем приступить к монтажу, нужно:

1. Расконсервировать оборудование в соответствие с ГОСТ 9.014-78.

2. Нанести на шпиндель специальную смазку.

3. Убрать заводские заглушки.

4. Убедиться, что внутри патрубков отсутствуют инородные предметы.

5. Проверить функциональность затвора (открыть/закрыть).

Крепление задвижки на систему магистрали производиться с помощью грузоподъёмного крана. Подвешивать оборудование допустимо только за патрубки, или любым другим способом, указанным в инструкции. Подвески снимаются после крепления всех болтов, шпилек, гаек. Игнорирование этого пункта станет причиной перекоса фланцевого соединения, что приведёт к потере герметичности.