К задвижкам относят запорные устройства, в которых проход перекрывается поступательным перемещением затвора в направлении, перпенди­кулярном движению потока транспортируемой среды. Задвижки широко применяют для перекрытия потоков газообразных или жидких сред в трубопроводах с диаметрами условных проходов от 50 до 2000 мм при рабочих давлениях 4-200 кгс/см 2 и температурах среды до 450 °С. Иногда задвижки изготовляют и на более высокие давления.

В газовой промышленности задвижки применяют при оборудовании устья скважин, на промысловых сборных пунктах, магистральных и распределительных газопроводах, трубопроводах компрессорных и газораспределительных станций.

В сравнении с другими видами запорной арматуры задвижки имеют следующие преимущества: незначительное гидравлическое сопротивление при полностью открытом проходе; отсутствие поворотов потока рабочей среды; возможность применения для перекрытия потоков среды большой вязкости; простота обслуживания; относительно небольшая строительная длина; возможность подачи среды в любом направлении.

К недостаткам задвижек следует отнести: невозможность применения для сред с кристаллизующимися включениями, небольшой допускаемый перепад давлений на затворе (по сравнению с венти­лями), невысокая скорость срабатывания затвора, возможность получения гидравлического удара в конце хода, большая высота, трудности ремонта изношенных уплотнительных поверхностей затвора при эксплуатации.

Рабочая полость задвижки (рис. 13.3.), в которую подается транспорти­руемая под давлением среда, образуется корпусом 3 и верхней крышкой 7. Герметизируется эта полость при помощи прокладки 5, которая прижимается крышкой к корпусу. Корпус задвижки представляет собой цельную, литую или сварную конструкцию. Как правило, он имеет высоту, равную двум диаметрам перекрываемого прохода. На корпусе, симметрично оси шпинделя, располагаются два патрубка, которыми задвижка присоединяется к трубо­проводу. Присоединение может быть либо сварным, либо фланцевым.

Внутри корпуса имеются два кольцевых седла 1 и затвор 2, который в данном случае представляет собой клин с наплавленными уплотнительными кольцевыми поверхностями. В закрытом положении уплотнительные поверхности затвора прижимаются к рабочим поверхностям колец корпуса от привода.

Рис.13.3. Задвижка:

1-седло; 2-затвор; 3-корпус; 4-ходовая гайка; 5-уплотнительная прокладка; 6-шпиндель; 7-верхняя крышка; 8-кольцевая прокладка; 9-сальник; 10-нажимная втулка; 11-маховик.

Иногда уплотнительные поверхности получают непосредственно при обра­ботке корпуса. Однако такое конструктивное решение вряд ли может быть приемлемым для всех задвижек, так как при износе этих поверхностей проще и дешевле заменить сменные седла, чем заново обработать корпус при эксплуатации. Уплотнительные поверхности седел и затвора с целью уменьшения износа и усилий трения, возникающих при перемещении затвора, обычно изготавливают из материалов, отличающихся от ма­териала корпуса, путем запрессовки, что позволяет их менять в процессе эксплуатации.

В верхней части затвора 2 закреп­лена ходовая гайка, в которую ввинчен шпиндель 6, жестко соединенный с маховиком. Система винт-гайка служит для преобразования вращательного движения маховика (при открывании или закрывании задвижки) в поступательное перемещение затвора.

При перекрытии прохода от одностороннего давления среды возникают довольно значительные усилия, действующие на затвор, которые передаются на уплотнительные поверхности седла. Величина этих усилий зависит от перепада давлений рабочей среды в трубопроводе до и после задвижки и от величины удельных давлений на уплотнительных поверхностях затвора и седел, которую надо обеспечить для герметичного перекрытия потока рабочей среды при задан­ном рабочем давлении в трубопроводе. Система винт-гайка - наиболее рациональная, так как она позволяет получить компактный и простой по конструкции привод с поступательным движением выходного элемента. Она также позволяет получить поступательное движение привода с большим усилием в направлении хода. Кроме того, поскольку такая конструкция является самотормозящей, она практически исключает возможность самопроизвольного перемещения затвора при отключении привода, что весьма важно для запорной арматуры при эксплуатации.

Недостатком этой системы в данном конкретном случае следует считать то, что пара винт-гайка находится в среде, протекающей через рабочую полость задвижки.

Среда смывает смазку, отсюда повышенный износ пары. Кроме того, та­кую конструкцию можно применять не на всех средах.

Обычно затвор помещают целиком в рабочей среде, даже тогда, когда проход полностью открыт. Уплотнение в месте выхода шпинделя из рабочей полости задвижки обеспечивается по диаметру шпинделя сальниковым устрой­ством 9, препятствующим утечке рабочей среды в атмосферу.

Конструкция сальникового устройства аналогична конструкциям в вентилях" и регулирующих клапанах. Набивка сальника, как правило, изготовленная из пропитанного в целях снижения коэффициента трения графитом асбестового шнура, поджимается при помощи нажимной втулки 10. Корпус сальника крепится к верхней крышке 7. Место разъема уплотняется кольцевой прокладкой 8.

Существуют самые разнообразные конструкции задвижек. Их пытаются классифицировать по различным признакам, связанным с конкретными усло­виями эксплуатации, по химическому составу рабочей среды и ее параметрам . Классифицируют задвижки по величине рабочих давлений, темпе­ратурам рабочих сред, типу привода и т. д.

Классификации такого рода являются неполными, так как они не учитывают особенностей конструкций, позволяющих, помимо работы в определенных средах, отвечать ряду требований, предъявляемых к задвижкам в эксплуатации, и помещают в один класс множество совершенно непохожих по своим данным типов задвижек.

Наиболее целесообразной является классификация задвижек по конструк­ции затвора . По этому признаку многочисленные конструкции задвижек могут быть объединены по основным типам: клиновые и параллельные задвижки.

По этому же признаку клиновые задвижки могут быть с цельным, упругим или составным клином.

Параллельные задвижки также можно подразделить на однодисковые и двухдисковые.

В ряде (конструкций задвижек, предназначенных для работы при высоких перепадах давления на затворе, для уменьшения усилий, необходимых для открывания и закрывания прохода, площадь прохода выполняют несколько меньшей площади сечения входных патрубков. По этому признаку задвижки могут быть классифицированы на полнопроходные (диаметр прохода задвижки равен диаметру трубопровода) и с суженным проходом. В зависимости от конструкции системы винт-гайка и ее расположения (в среде или вне сре­ды) задвижки могут быть с выдвижным и с невыдвижным шпинделем.

Клиновые задвижки

К клиновым относятся задвижки, затвор которых имеет вид плоского клина (рис. 13.4.-13.5.).

В клиновых задвижках седла и их уплотнительные поверхности параллель­ны уплотнительным поверхностям затвора и расположены под некоторым углом к направлению перемещения затвора. Затвор в задвижках этого типа обычно называют «клином». Преимущества таких задвижек - повышенная герметичность прохода в закрытом положении, а также относительно небольшая величина усилия, необходимого для обеспечения уплотнения.

Так как угол между направлением усилия привода и усилиями, дейст­вующими на уплотнительные поверхности затвора, близок к 90°, то даже небольшая сила, передаваемая шпинделем, может вызвать значительные усилия в уплотнении.

К недостаткам задвижек этого типа можно отнести необходимость применения направляющих для перемещения затвора, повышенный износ уплотнительных поверхностей затвора, а также технологические трудности получения герметичности в затворе.

Рис.3.14. Клиновая задвижка:

1- шпиндель с длинной резьбой; 2- промежуточное кольцо и графитовое уплотнение для PN 2,5 МПа и выше; для PN 1,6 МПа только графитовое уплотнение. Двойное графитовое уплотнение - под заказ; 3- уплотнение из гофрированной стали для задвижек класса 1,6 МПа, спиральный уплотнитель для класса 2,5 - 4,0 МПа и 8,0 - 10,0 МПа и соединительное кольцо для 12,5 МПа и выше; 4- направляющие в корпусе задвижки обеспечивают центрирование клина при открытии и закрытии; 5- гибкий клин позволяет компенсировать искажение поверхности седла и деформацию корпуса, вызванные гидроударом в трубопроводе; 6-конструкция шпинделя предотвращает выталкивание; 7-ходовая гайка из мягких сплавов, позволяет в случае аварийной ситуации предотвратить излом штока в месте соединения с клином за счет срыва резьбы гайки;8-заменяемый приварной уплотнитель включен в стандартную конструкцию, прикручивающийся уплотнитель - под заказ.

Рис.13.5. Задвижка клиновая с преднапряженным уплотнением:

1-многочастевое упорное кольцо надежно удерживает внутреннее давление;2-упорное кольцо предотвращает деформацию уплотнителя; 3-вставка из нержавеющей стали обеспечивает бесшумность и коррозионную сопротивляемость; 4-уплотнение из ковкой стали обеспечивает большую площадь контакта, повышая надежность уплотнения; 5-герметичный шток; 6-гибкий клин позволяет компенсировать искажение поверхности седа и деформацию корпуса, вызванные гидроударом в трубопроводе; 7-уплотнительное кольцо седла с напылением из стеллита №6 является стандартной конструкцией.

Задвижки с цельным клином

Примером конструкции задвижки этого типа может служить задвижка с выдвижным шпинделем (рис. 13.6). Она состоит из литого корпуса 1, в который ввинчены уплотнительные седла 2. Как правило, их изготавливают из легированных, износостойких сортов стали. Вместе с корпусом отлиты, а затем механически обработаны направляющие 3 для фиксации направления перемещения затвора (клина).

Рис. 13.6.Полнопроходная задвижка с цельным клином:

1 – корпус; 2 – седло; 3 – направляющая движения клина; 4 – клин; 5 – шпиндель; 6 – верхняя крышка; 7 – шпилька; 8 – уплотнительная прокладка; 9 – направляющая втулка; 10 – сальник; 11 – нажимной фланец; 12 – бугель; 13 – гайка; 14- маховик.

Клин 4 имеет две кольцевые уплотнительные поверхности и шарнирно через сферическую опору подвешен к шпинделю 5. Верхняя крышка 6 со­единяется с корпусом посредством болтов или шпилек 7. Для центровки крышки по отношению к корпусу в последней имеется кольцевой выступ, который входит в проточку корпуса. Уплотнение между крышкой и корпусом обеспечивается прокладкой 8, которая закладывается в проточку корпуса. Для предотвращения перекосов шпинделя в верхнюю часть крышки запрессовы­вается направляющая втулка 9.

Сальниковое устройство состоит из проточки в корпусе, куда помещается набивка, кольцевой нажимной втулки и фланца 11. Сальниковое устрой­ство уплотняется нажимным фланцем 11.

На крышке укреплен бугель 12, на котором расположена ходовая гайка 13, обычно изготавливаемая из антифрикционных сплавов. Маховик жестко соединен с ходовой гайкой.

При вращении маховика гайка заставляет шпиндель и связанный с ним клин подниматься или опускаться. В конструкции соединения затвора (клина) со шпинделем (см. рис. 13.6.) клин может перемещаться в направлении, перпендикулярном оси шпинделя. При этом в конечном положении клин свободно входит в пространство между седлами даже при несовпадении оси шпинделя с осью симметрии затвора. Применение подобного соединения несколько удешевляет изготовление задвижек и облегчает их монтаж после ремонта в условиях эксплуатации.

Задвижку с цельным клином широко применяют, так как ее конструкция проста и, следовательно, имеет небольшую стоимость в изготовлении. Цельный клин, представляющий собой весьма жесткую конструкцию, достаточно надежен в рабочих условиях и может быть применен для перекрытия пото­ков при довольно больших перепадах давления на затворе.

Однако нельзя не отметить ряд существенных недостатков этой конструкции, к которым относятся: повышенный износ уплотнительных поверхностей, потребность в индивидуальной пригонке седел и клина при сборке для обеспечения герметичности (это полностью исключает взаимозаменяемость клина и седел и усложняет ремонт), возможность заедания клина в закрытом положении в результате износа, коррозии или под действием температуры (при этом открыть задвижку иногда бывает невозможно); потребность в приводах с большим пусковым моментом.

Чтобы избежать заедания, уплотнительные поверхности клина и седел изготавливают из разнородных материалов.

Задвижки с цельным клином выпускают как с выдвижным, так и с невыдвижным шпинделем.

Задвижки с упругим клином

Конструкция затвора задвижек этого типа обеспечивает лучшее уплотнение прохода в закрытом положении без индивидуальной технологической подгонки, так как затвор выполнен в виде разрезанного (или полуразрезанного) клина, обе части которого связаны между собой упругим (пружинящим) элементом. Под действием усилия прижатия, которое передается через шпиндель, в закрытом положении последний может изгибаться в пределах упругих дефор­маций, обеспечивая плотное прилегание обоих уплотнительных поверхностей клина к седлам.

Такая конструкция затвора весьма перспективна, так как, имея преимущества затвора с цельным клином, задвижка с упругим клином исключает ряд ее недостатков. В задвижке с упругим клином взаимозаменяемы затворы и повышена надежность при высоких температурах (вследствие уменьшения опасности неравномерного теплового расширения, приводящего к заклиниванию затвора). Однако опасность заклинивания в закрытом положении все-таки полностью не устранена.

Рис. 13.7. Задвижка с суженным проходом и упругим клином:

1- корпус; 2-седло; 3-затвор; 4-стой­ка; 5-шпиндель; 6-верхняя крышка; 7-ходовая гайка; 8-ребро.

Рис 13.8. Задвижка с упругим клином и выдвижным

шпинделем:

1-корпус; 2-седло; 3-затвор; 4-шпиндель; 5-ходовая гайка; 6-ма­ховик; 7-лин; 8-стойка

В задвижке с упругим клином (рис. 13.7) затвор 3 представляет собой разрезанный клин с упругим ребром 8, которое позволяет уплотнительным поверхностям клина поворачиваться относительно друг друга на некоторый угол, что обеспечивает лучшее прилегание к уплотнительным поверхностям седел. Эта особенность упругого клина исключает необходимость индивидуальной технологической подгонки уплотне­ния и уменьшает опасность заклинива­ния. Задвижки этого типа изготовляют как с невыдвижным шпинделем (рис. 3.7.), так и с выдвижным (рис. 13.8).

Усилие приводов при открывании таких задвижек несколько больше, чем у задвижек с цельным клином, зато герметичность затвора намного выше.

Похожая информация.

Задвижка, затвор, шаровой кран — что выбрать?

Задвижка

В данной статье автор не ставит своей целью дать полную характеристику таким видам запорной арматуры, как задвижки, поворотные дисковые затворы и шаровые краны. Предпринята попытка показать преимущества и недостатки того или иного типа арматуры, оставив право покупателю самому отдать предпочтение какому-то из рассматриваемых типов арматуры.
– это тип арматуры, у которой запирающий элемент перемещается перпендикулярно оси потока рабочей среды возвратно-поступательно или возвратно-поворотно. Основное назначение задвижки – это перекрытие потока рабочей среды с определенной степенью герметичности в затворе. В некоторых технологических системах допустимо применение задвижек в качестве запорно-регулирующей арматуры (при кратковременно частично открытом затворе), когда возможно дискретное регулирование потока рабочей среды.
По степени герметичности задвижки бывают: класса А, В, С, D, В1, С1 и D1 по ГОСТ 9544-2005.
В настоящее время выпускается большое количество конструктивных типов задвижек, отличающихся:

• конструкцией запирающего элемента — с клиновым запирающим элементом задвижка клиновая или с параллельным запирающим элементом задвижка параллельная;
• расположением ходового узла – задвижки с выдвижным шпинделем, у которых ходовая резьба шпинделя располагается снаружи (в бугельном узле), и перемещается по резьбе резьбовой втулки, не находясь в контакте с рабочей средой, и задвижки с невыдвижным шпинделем, у которых шпиндель осуществляет только вращательное движение, а резьбовая его часть постоянно находится во внутренней полости корпуса задвижки;
• конструкцией проходной части – полнопроходные (диаметр прохода задвижек практически равен диаметру трубопровода), неполнопроходные (диаметр прохода задвижек меньше внутреннего диаметра соединительных фланцев);
• типом привода – с ручным управлением от маховика, с ручным управлением через редуктор, с электроприводом, пневмоприводом, гидроприводом;
• способом подсоединения к трубопроводу – фланцевый, муфтовый, при помощи сварки (стальные задвижки);
• типом формообразования корпусных деталей – литые, сварные;
• типом уплотнения подвижных элементов относительно внешней среды – сальниковые, сильфонные;
• материалом изготовления корпуса: стальные (некоррозионностойкие и коррозионностойкие), чугунные.

Преимущества задвижек:

• незначительное гидравлическое сопротивление при полностью открытом затворе, что особенно ценно при использовании задвижки на трубопроводе, через который постоянно движется жидкая среда с большой скоростью (магистральные трубопроводы);
• отсутствие поворотов потока рабочей среды, как, например, у вентилей, что не приводит к потерям энергии, особенно при больших диаметрах прохода;
• относительно небольшая строительная длина;
• возможность подачи рабочей среды в любом направлении;
• широкая линейка типоразмеров (задвижки со сплошным клином, задвижки с упругим клином, двухдисковые задвижки, шиберные задвижки, шланговые задвижки), что позволяет выбрать наиболее оптимальный тип задвижки под заданные условия эксплуатации.

К недостаткам задвижек следует отнести:

• невозможность применения для сред с кристаллизирующимися включениями;
• сравнительно небольшой допустимый перепад давления на затворе;
• невысокая скорость срабатывания, что не позволяет произвести экстренное перекрытие потока среды в аварийной ситуации;
• возможность получения гидравлического удара в конце хода;
• возможность заклинивания затвора при колебаниях температуры рабочей среды у задвижек малых диаметров с жестким клином;
• трудности ремонта изношенных уплотнительных поверхностей при эксплуатации;
• высокая стоимость ремонта при относительно низкой цене задвижки (стоимость ремонта задвижки составляет 70-80% от стоимости новой задвижки);
• сравнительно большая строительная высота и масса.

Выбирая тот или иной тип задвижки, следует помнить, что каждому виду задвижек помимо общих преимуществ и недостатков присущи некоторые особенности и отличия, которые необходимо знать и которыми нельзя пренебрегать. Например, известно, что наименьшей металлоемкостью и, как следствие, массой, обладают задвижки с цельным клином, но в то же время с точки зрения обеспечения герметичности по затвору они являются и самыми проблемными. Этим и объясняется применение в затворе задвижек с цельным клином вторичных эластичных уплотнений, что не делается в задвижках с другим типом клина. Так, для целей водоснабжения с успехом используется чугунная задвижка с обрезиненным клином типа МЗВ (МЗВГ) 30ч39р.
Для задвижек с цельным клином характерна еще одна особенность — односторонняя герметичность в затворе. Это, казалось бы явный недостаток. Но, работая на жидкой среде и будучи закрытой (при этом в крышке задвижки образуется полость, заполненная жидкостью), ни одна задвижка с цельным клином, благодаря этому недостатку, не будет разрушена из-за повышения давления жидкости в полости крышки вследствие изменения ее температуры, в то время как у задвижек с другими клиньями поломка возможна.
Если для задвижек с цельным клином существует большая вероятность заклинивания задвижки при работе с высокими температурами рабочей среды (300 оС и более), что требует периодической проверки ее работоспособности или применения устройств для расклинивания, то задвижки с упругим клином лишены этого недостатка.
Двухдисковые задвижки, наоборот, являются наиболее металлоемкими, но зато имеют высокую герметичность по затвору и обладают лучшей ремонтопригодностью по сравнению с клиновыми задвижками.
Как было отмечено выше, задвижки бывают с невыдвижым и выдвижным шпинделем. Нормальная работа резьбовой пары шпиндель-ходовая гайка может протекать лишь при постоянном наличии смазки и систематическом техническом обслуживании конструкции. Это выполнимо только в том случае, если ходовой узел доступен для технического обслуживания. В задвижках с невыдвижным шпинделем ходовой узел погружен в рабочую среду, к нему закрыт доступ, он подвержен воздействию коррозии и абразивных частиц рабочей среды, если она засорена, что накладывает ограничения на применение таких задвижек. Они применимы для трубопроводов, транспортирующих минеральные масла, нефть, воду, не засоренные твердыми частицами и не имеющие коррозионных признаков. Так как они имеют меньшую строительную длину, чем задвижки с выдвижным шпинделем, то их целесообразно применять для подземных коммуникаций и колодцев, в качестве фонтанной арматуры на нефтяных скважинах.
У задвижек с выдвижным шпинделем ходовая резьба шпинделя и гайки находятся вне полости затвора, поэтому для них не характерны отмеченные выше недостатки, что позволяет применять эти задвижки на ответственных объектах и участках трубопроводной сети.

В качестве альтернативы традиционным типам задвижек в последнее время все большее применение среди запорной арматуры находят дисковые поворотные затворы и шаровые краны.

Дисковый затвор

По своей конструкции представляет собой короткий отрезок трубы с запирающим или регулируемым элементом в виде диска, поворачивающегося вокруг оси, расположенной перпендикулярно к оси прохода. Ось диска является одновременно и штоком затвора с сальниковым уплотнением в местах прохода через корпус. Диск может быть плоским или двояковыпуклым (линзовым). Материал, используемый для изготовления дисков – никель-чугун, хром-чугун. Кромки поворотного диска притерты к внутренней поверхности корпуса. Для обеспечения герметичности затвора применяются металлические или мягкие (резиновые, фторопластовые) кольца. Дисковые затворы могут использоваться как запорная и как регулирующая арматура. Для использования в качестве регулирующей арматуры предусмотрено несколько фиксированных промежуточных положений, для чего такие затворы оборудованы приспособлением, фиксирующим положение поворотного диска. В открытом положении диск устанавливается вдоль оси корпуса, создавая минимальное сопротивление потоку. В закрытом положении диск устанавливается перпендикулярно оси корпуса, соприкасаясь своими кромками с уплотнительными кольцами, которые могут располагаться как на самом диске, так и на корпусе затвора. Затвор устанавливается на трубопроводе между фланцами трубопровода, стягиваемым шпильками. Поворотные затворы могут монтироваться в любом положении, однако затворы больших диаметров рекомендуется устанавливать в горизонтальном положении, так как при вертикальной установке не исключена вероятность заклинивания, связанная с попаданием твердых частиц в область штока. Дисковые затворы могут изготавливаться с эксцентрично установленными дисками. Такое расположение диска создает ему благоприятные условия взаимодействия с уплотнительными кольцами, исключает гистерезис, присущий дискам с нулевым эксцентриситетом.
Управление дисковыми затворами может осуществляться вручную, с использованием редуктора, при помощи электропривода, пневмопривода или гидропривода.

Популярность применения дисковых затворов определяется рядом преимуществ перед другими типами запорной арматуры:

• сравнительно низкое гидравлическое сопротивление;
• малое время открытия и закрытия затвора (диска);
• отсутствуют застойные зоны, в которых могут скапливаться механические примеси и грязь, поступающие в затвор вместе с рабочей средой;
• отсутствие резьбовых рабочих пар в конструкции (по сравнению с задвижками, где применяется резьбовая пара «втулка-шпиндель»), что повышает эксплуатационные качества при воздействии неблагоприятных условий внешней среды;
• сравнительно небольшие габариты и масса;
• большие диаметры прохода;
• большой ресурс работы при соблюдении правил эксплуатации (нормативный срок службы – 30 лет);
• простота и удобство монтажа-демонтажа.

К недостаткам затворов можно отнести:

• пониженная герметичность запорного органа;
• большие крутящие моменты на валу из-за больших неразгруженных усилий, действующих на диск затворов больших диаметров прохода;
• трудность получения расчетных пропускных характеристик при работе затвора в качестве регулирующей заслонки.

Затворы поворотные обычно применяются в водоснабжении, пивоварении и пищевой промышленности, где используются чистые среды.
Основные параметры дисковых затворов регламентированы ГОСТ 1251-89 и ГОСТ 25923-89.

Шаровой кран

Также как и задвижки, и дисковые затворы предназначены для установки в качестве запорного устройства, перекрывающего потоки жидких и газообразных рабочих сред на трубопроводах в системах водо- и газоснабжения, на предприятиях теплоэнергетики, в химической, пищевой, нефтеперерабатывающей, газовой и других отраслях промышленности.
В качестве объекта анализа здесь рассматриваются стальные шаровые краны. О шаровых кранах, изготавливаемых из латуни или бронзы малых диаметров (Ду 15-50мм), используемых при установке сантехнического оборудования, речь здесь не идет.
Запорным элементом в шаровом кране является собственно шар (пробка, выполненная в виде шара), имеющий сквозное отверстие для прохода рабочей среды и изготовленный из нержавеющей стали.
Существуют два базовых исполнения шаровых кранов — краны с плавающей пробкой, когда шар поддерживается уплотнительными кольцами, и краны с пробкой (шаром) в опорах. Последние более приемлемы для высоких давлений и больших диаметров. В этих кранах нагрузка от перепада давлений в закрытом положении воспринимается подшипниками опор, а не уплотнительными седлами. Шаровые краны с плавающей пробкой используются при низких давлениях и температурах.
Перекрытие трубопровода происходит при переводе рычага крана в крайнее закрытое положение (без остановки в промежуточных положениях). При этом шар внутри крана поворачивается вокруг своей оси стороной, в которой нет сквозного отверстия для прохода рабочей среды. При установке крана в открытое положение пробка принимает такое положение, при котором отверстие в шаре совпадает с осью трубопровода, тем самым, обеспечивая проход рабочей среды.

Преимущества шаровых кранов:

• высокая степень герметичности (как правило, класс герметичности «А»);
• низкое гидравлическое сопротивление;
• небольшая масса и габариты;
• малое время открытия и закрытия;
• не требуется технического обслуживания в процессе эксплуатации (подтягивания, смазки и т.д.);
• большая «линейка» кранов по рабочим параметрам (условному диаметру прохода, давлению, температуре), по способу монтажа («фланцевое», «муфтовое», «под приварку»), по виду исполнения (цельносварной корпус или разборный корпус).

Так, например, стальные шаровые краны «BREEZE», производства завода «Олбризсервис» (Украина, г. Киев) представлены в двух видах исполнения: серия EUROPE- в цельносварном корпусе, серия SILVER – в разборном корпусе. Краны поставляются в трех модификациях присоединения: СВАРКА, ФЛАНЕЦ, РЕЗЬБА. Линейка диаметров кранов «BREEZE» различных модификаций от 15 до 300 мм, рабочее давление 1.6, 2.5 или 4.0 МПа, рабочая температура от минус 30 до 200 оС. Заводом изготовляются два наименования крана 11с33п и 11с41п с фланцевым присоединением, у которых строительная длина равна строительной длине таких распространенных в эксплуатации стальных задвижек, как 30с41нж, что позволяет без особых усилий производить замену вышедших из строя задвижек на краны. Имеются краны с удлиненным штоком для подземной установки.

На предприятии Луганский завод трубопроводной арматуры «Спецавтоматика» через Торговый Дом «МАРШАЛ» можно заказать широко известные покупателю шаровые краны, выпускаемые под торговой маркой «МАРШАЛ»: из углеродистой стали или из коррозионностойкой стали, сварной разборный или цельносварной неразборный, литой разборный или литой неразборный, укороченный или неукороченный, с фланцевым, муфтовым или под приварку соединением, полнопроходной или неполнопроходной, без привода, с редуктором или под привод (электрический, пневматический, гидравлический).

Для выбора того или иного крана необходимо знать определенный минимум характеристик, которые, как правило, указываются в паспортах на изделие.
В качестве примера ниже приведен перечень технических характеристик, указываемых в паспорте на кран шаровой марки «МАРШАЛ» 11с67пСФ:
Условный диаметр…………………………………….200 мм (250,300, 350,400,500,600мм)
Рабочее давление, не более…………………………..1.6МПа; (2.5МПа;4.0МПА)
Температура рабочей среды………………………….от -40 оС до 180оС
Рабочая среда………………………………………….вода, газ, нефтепродукты и другие неагрессивные среды, нейтральные к материалам деталей крана
Класс герметичности………………………………….А ГОСТ 9544-2005
Климатическое исполнение…………………………..У1, ХЛ1 ГОСТ15150
Температура окружающей среды…… ……….не ниже — 40 оС (У1), не ниже — 40 оС (ХЛ1)
Количество рабочих циклов…………………………..не мене 10 000
Полный срок службы………………………………….не менее 10 лет
Присоединение к трубопроводу………………………..фланцевое
Управление…………………………………………….редукторное
Краны изготовлены в соответствии с ГОСТ28343 (ИСО7121)
Строительные длины………………………………….ГОСТ 28908, ГОСТ3706 (ИСО5702)
Размер фланцев………………………………………..ГОСТ12815 (ИСО7005).

Наряду с достоинствами шаровые краны обладают и рядом недостатков, которые необходимо учитывать при выборе арматуры.
Недостатки шаровых кранов:

• невозможность использования стандартных шаровых кранов в качестве регулирующей и дроссельной арматуры;
• повышенные требования к чистоте рабочей среды, проходящей через кран, особенно к наличию твердых частиц;
• возможно «прикипание» шара при длительной эксплуатации в закрытом или открытом положении;

Таким образом, проведя краткий анализ современных запорных устройств, можно сделать вывод о том, что каждый из рассмотренных типов запорной арматуры обладает определенными преимуществами и недостатками, зная которые можно наилучшим образом определиться с выбором арматуры под заданные требования и условия эксплуатации.

Добавить сайт в закладки

• Виды
• Выбор
• Монтаж
• Отделка
• Ремонт
• Установка
• Устройство
• Чистка

Особенности задвижек различных модификаций

Выполнение одних и тех же задач может осуществляться разнообразными типами арматуры, характеризующимися разными принципами конструкции затвора. Так, по принципу затвора выделяют следующие основные типы трубопроводной арматуры: клапаны, задвижки, краны, заслонки, шланговые клапаны, мембранные клапаны, регуляторы уровня, расхода и давления.

Клиновая задвижка предназначена только для запирания потока рабочего вещества, с ее помощью невозможно регулировать напор.

Задвижки являются неотъемлемой составляющей водопроводной системы. Существуют разные типы задвижек, каждый из которых имеет свои особенности, преимущества и слабые стороны.

Функциональное назначение

В зависимости от типа изделия, оно может использоваться для выполнения различных функций:

• в качестве регулятора потока рабочей среды;
• в качестве трубопроводной запорной арматуры;
• в качестве трубопроводной запорно-регулирующей арматуры.

Главным предназначением задвижек является их использование в качестве запорной арматуры – устройств, необходимых для перекрытия потока рабочей среды с определенной степенью герметичности.

Подобное их использование позволяет производить дискретное (двухпозиционное) регулирование расхода рабочей среды.

В отдельных случаях допускается кратковременное применение задвижек для выполнения функций запорно-регулирующей арматуры.

Вернуться к оглавлению

Конструкционные особенности задвижек

Схема основных элементов задвижки.

Задвижка каждого типа отличается от изделий других типов по ряду критериев. В зависимости от конструкции затвора конструкции подразделяются на параллельные и клиновые.

Отличие клиновых модификаций в том, что у них уплотнительные кольца располагаются под некоторым углом, образуя клин, а у параллельных же задвижек такие кольца располагаются параллельно по отношению друг к другу.

Клиновые модели изготавливаются с цельным (упругим или жестким) клином либо двухдисковым составным клином, образованным 2 расположенными под некоторым углом друг к другу дисками.

Параллельная задвижка может иметь затвор в виде 1 листа или диска, или же в виде 2 дисков с расположенной между ними распорной пружиной или распорным клином.

Параллельные задвижки отличаются из чугуна. Они используются как регулирующая и запорная арматура для пара, газов и воды. Соединение арматуры с трубопроводом выполняется при помощи фланцев и болтов. Параллельные задвижки с выдвижным шпинделем являются запорной арматурой и одновременно могут использоваться в качестве затвора для регулирования объема подаваемой воды. Они устанавливаются на трубопроводах, диаметр которых составляет не менее 50 мм.

Запорная арматура может быть с невыдвижным (вращаемым) или выдвижным шпинделем. В первом случае при открытии и закрытии арматуры шпиндель совершает лишь вращательное движение. Ходовая резьба при этом контактирует с рабочей средой. Во втором же случае при открытии и закрытии арматуры шпиндель совершает поступательное движение. Ходовая резьба и гайка расположены вне полости задвижки.

Управление запорной арматурой осуществляется при помощи электрического или ручного привода. На арматуре больших диаметров с ручным управлением применяется редуктор с цилиндрической, конической или червячной передачами для уменьшения требуемого усилия на маховиках ручного привода.

Как правило, такая запорная арматура изготавливается полнопроходной, то есть диаметр прохода задвижек почти одинаков с диаметром трубопровода. В отдельных случаях для уменьшения габаритов и массы, снижения моментов и усилий, требуемых для управления запорной арматурой, применяются «раструбные» (суженные) задвижки.

Вернуться к оглавлению

Конструктивные модификации и основные типы задвижек

Схема приводов задвижек.

Задвижки бывают различных типов. Так, по типу затвора различают следующую запорную арматуру:

• с клиновым запорным элементом (клиновые);
• с параллельным запорным элементом (шиберные);
• с упругой деформацией канала задвижки под рабочую среду (шланговые).

В свою очередь, клиновые модификации могут быть с составным клином, с упругим клином и с цельным клином.

Шиберные задвижки – это разновидность запорной арматуры, у которой уплотнительные поверхности элементов затвора расположены параллельно друг к другу. Такая арматура тоже имеет ряд модификаций. Так, однодисковые шиберные модели оснащены 1 диском, который прижимается уплотнительной поверхностью к поверхности седла корпуса. В центре диска расположен шарнир, при помощи которого осуществляется передача усилия от штока на диск. Поджатие может осуществляться при помощи клиновых распоров, установленных в корпусе.

Двухдисковые же шиберные изделия могут быть как с клиновым, так и с пружинным распорами.

По способу перемещения шибера запорная арматура может быть поворотного типа и возвратно-поступательного типа. В шиберной арматуре уплотнение по шиберу осуществляется при помощи подпружиненных подвижных седел. Существуют модификации поворотного типа, которые оснащаются 2 неподвижными дисками с отверстиями, между которыми размещен подвижный диск. Во время поворота данного диска осуществляется перекрытие рабочей среды.

Использование упругих элементов гарантирует обеспечение необходимого прилегания контактирующих поверхностей дисков.

В зависимости от типа формообразования корпуса изделия могут быть:

• литыми;
• сварными;
• коваными или штампованными;
• комбинированными.

Схема видов задвижек.

При выборе метода изготовления корпуса изделия учитываются следующие факторы:

• программа выпуска и технологические возможности производства изделий;
• стойкость корпуса запорной арматуры к рабочей среде;
• ограничения в зависимости от условий использования изделия (температура, давление, коррозионная стойкость и пр.);
• качественные характеристики материала, используемого для изготовления корпуса.

При изготовлении запорных конструкций из металла главным типом формообразования корпуса изделий является литье. Но при высоких требованиях к прочности более предпочтительными являются штамповка, ковка или же комбинированный метод изготовления корпуса.

Существуют и другие классификации запорных изделий. Так, по типу уплотнения подвижных деталей они делятся на:

• самоуплотняющиеся;
• сильфонные;
• сальниковые.

Сальниковые задвижки – герметичность подвижных частей (штока, шпинделя) по отношению к внешней среде обеспечивается при помощи сальникового уплотнения. В сильфонных модификациях герметичность подвижных частей обеспечивается при помощи сильфона – упругой гофрированной оболочки, сохраняющей прочность и плотность при многоцикловых деформациях.

По характеру передачи усилия управления к затвору задвижки бывают:

• с приводом поступательного типа;
• с приводом вращательного типа.

По типу управления:

• от рабочей среды;
• от гидропривода;
• от пневмопривода;
• от электропривода;
• ручное через редуктор;
• ручное от маховика.

Любой вид трубопровода требует наличия специальных комплектующих, что перекрывают поток рабочей жидкости. С этой целью могут использоваться краны и вентили, что регулируют расход жидкости.

Однако наиболее распространенным вариантом, особенно часто применяемым для магистральных трубопроводов, является установка запорной арматуры, основным видом которой стали чугунные задвижки. Данная трубопроводная арматура может быть легко установлена своими руками, кроме того, это один из наиболее доступных видов комплектующих.

Именно благодаря своим положительным эксплуатационным характеристикам задвижка чугунная получила широкое распространение среди населения.

Что собой представляет задвижка

Запорная арматура полностью перекрывает движение жидкости или газа в трубе, так как имеет всего два рабочих положения — открыто и закрыто. Конструкция устройства состоит из таких элементов:

• Корпус;
• Запорный элемент, что выполнен в виде клина, шибера или параллельных дисков;
• Стальной шпиндель;
• Маховик или автоматический электропривод;
• Крышка корпуса.

Выдвижной шпиндель требует особенно тщательного ухода: его необходимо регулярно чистить и смазывать.

Достоинства, которыми обладает запорная арматура для трубопровода:

• Простая конструкция;
• Компактный размер;
• Небольшое гидравлическое сопротивление;
• Стойкость к коррозии;
• Устойчивость к химическому воздействию;
• Возможность применения для различной рабочей среды;
• Длительный срок эксплуатации.

Следует также отменить некоторые недостатки, которые характерны для изделий из чугуна:

• Хрупкость;
• Высокая вероятность механического повреждения.

Для предотвращения нарушения целостности изделий из чугуна, их запрещено крутить, проворачивать, сгибать или растягивать.

По типу присоединения к трубопроводу задвижка фланцевая. Основные параметры, которым соответствует фланцевая задвижка, включают:

• Диаметр прохода трубы — от 50 до 3000 мм;
• Рабочее давление — до 1, 6 МПа;
• Температура — до 75 градусов;
• Срок эксплуатации — приблизительно 8 лет.

В зависимости от типа затвора существуют следующие виды устройств из чугуна:

• Задвижка чугунная параллельная;
• Задвижка чугунная шиберная.

В зависимости от диаметра фланцевая задвижка может быть следующих типов:

• Полнопроходная;
• Суженная.

Полнопроходная фланцевая задвижка имеет диаметр, что соответствует диаметру трубы и характеризуется наименьшим гидравлическим сопротивлением.

Суженная фланцевая задвижка имеет несколько меньший диаметр. С одной стороны это незначительно увеличивает гидравлическое сопротивление, однако использование имеет также положительные стороны: уменьшает износ уплотнительных элементов и снижает крутящий момент.

В зависимости от типа управления устройством различают:

• Ручные устройства, что приводятся в действие маховиком;
• Устройства с электроприводом.

Маховики устанавливаются в устройства с малым диаметром условного прохода (до 150 мм), электропривод — во всех остальных случаях. Электропривод позволяет управлять механизмом удаленно, превосходно подходит при размещении запорной арматуры в труднодоступном месте и автоматизирует технологический процесс.

Детальная характеристика арматуры по типам затворов

Фланцевая задвижка с клиновым затвором используется для магистральных трубопроводов, что имеют достаточно высокую рабочую температуру и давление. Такой вид запорной арматуры может быть установлен для системы водоснабжения, в том числе и питьевого.

Характерной особенностью является наличие невыдвижного штока и жесткого клина. Поток жидкости перекрывается за счет уплотнения между металлическими поверхностями двух элементов. Хотя на сегодняшний день в продаже можно встретить чугунные изделия с прорезиненным клином. Тогда герметичность перекрытия потока достигается благодаря соединению металла с резиной. Клиновая запорная арматура может быть не только фланцевая, но и резьбовая.

Параллельная задвижка бывает исключительно фланцевая. Она используется для инженерных сетей с небольшим давлением воды. В качестве запорного элемента применяется диск, что, соприкасаясь с выдвижным или невыдвижным штоком, перекрывает поток в системе.

Шиберная задвижка лучше всего подходит для труб, что транспортируют сыпучие, густые и вязкие рабочие среды. Как правило, она является межфланцевой, а поэтому имеет демократичную и доступную цену.

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?

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.

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

Номинальный диаметр (DN)	Гайка/болт, номинальный диаметр резьбы	Момент, Нм
15…32	М10	15…30
40…65	М12	35…50
80…100	М16	75…100
125…150	М16	80…120
200	М20	150…200
250…400	М24	340…410
500	М27	340…410

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