Особености стальных клиновых задвижек

Клиновые задвижки

Задвижки на протяжении долгого времени являются одним из наиболее востребованных типов трубопроводной арматуры. Их главный конструктивный признак ─ перемещающийся перпендикулярно к оси потока рабочей среды запирающий или регулирующий элемент. (Говоря «регулирующий», нельзя не заметить, что из-за особенностей своей конструкции в качестве регулирующей арматуры задвижки применяются достаточно редко, гораздо чаще являясь запорной арматурой).

Один из наиболее распространенных конструктивных вариантов задвижек ─ задвижка клиновая. Она была изобретена примерно в середине XIX века ─ патент на клиновую задвижку был выдан в Германии в 1862 году.

Затвор клиновой задвижки включает подвижный элемент, имеющий форму клина (отсюда и ее название), и два неподвижных седла. Седла могут вворачиваться или ввариваться в корпус. Уплотнительные поверхности затвора клиновой задвижки расположены под углом друг к другу.

Достоинства клиновых задвижек:

● малое гидравлическое сопротивление при полностью открытом проходе;

● относительно не сложное устройство задвижки клиновой обуславливает ее надежность и простоту обслуживания;

● движение рабочей среды в разных направлениях;

● большое число производителей и моделей клиновых задвижек, что облегчает оптимальный выбор как по эксплуатационным параметрам задвижки, так и по ее цене;

● универсальность ─ возможность эксплуатации при различных значениях температуры и давления;

● относительно небольшая строительная длина.

Клин и…

Клин ─ запирающий (регулирующий) элемент клиновой задвижки ─ может иметь разную конструкцию. В ныне действующем «ГОСТ 24856-2014. Арматура трубопроводная. Термины и определения» говорится о трех типах клиньев в клиновой задвижке ─ жестком, двухдисковом, упругом.

Жесткий клин ─ это цельный клин, диски которого неподвижны относительно друг друга. Модификация цельного клина ─ упругий клин, в котором связь между дисками не жесткая, а упругая. Двухдисковый клин состоит из двух дисков, расположенных под углом друг к другу и соединенных между собой. В некоторых классификациях в качестве отдельного типа рассматривают цельный клин с фторопластовым уплотнением.

Клин ─ чрезвычайно ответственный узел клиновой задвижки, испытывающий сильные механические напряжения, величина которых зависит как от гидродинамических параметров потока рабочей среды, так и от степени закрытия задвижки. В момент открытия задвижки напряжения в зацепах достигают предельных значений, и только после того как проходное сечение приоткроется на 5%, они начинают уменьшаться. Поломка клина ─ основная причина выхода клиновых задвижек из строя. Если при открытии задвижки чаще повреждаются зацепы клина, то при закрытии ─ посадочное место клина.

Твердость поверхности клина должна быть несколько выше твердости уплотнительной поверхности корпуса.

…конструкция клиновой задвижки

В зависимости от используемого в затворе клина выделяют несколько конструктивных исполнений клиновых задвижек:

● задвижка с жестким клином;

● задвижка с упругим клином.

Задвижкой с упругим клином называют не только задвижку, запирающий элемент которой состоит из дисков, соединенных между собой упругим элементом. Клиновая задвижка, в подвижном элементе затвора которой связь между дисками жесткая, однако существует возможность их деформации с целью улучшить уплотнение в затворе, тоже носит название «задвижка с упругим клином».

Каждое из конструктивных исполнений клиновых задвижек обладает своими особенностями.

Имеющим широкое распространение задвижкам с жестким клином присуща высокая функциональность и хорошая герметичность в трубопроводных системах, перемещающих широкий спектр рабочих сред. Например, низкотемпературные газы или даже загрязненные среды, с которыми они справляются лучше параллельных задвижек. Впрочем, для того, чтобы эту герметичность обеспечить, требуется тщательная, с использованием трудоемких и технологически сложных операций, подгонка клина и седел. Для того чтобы дополнительно повысить герметичность, используются вторичные эластичные уплотнители. Достоинство цельного клина ─ устойчивость в переходных режимах, тогда как двухдисковый клин при открытии-закрытии задвижки может испытывать вибрации.

При применении жесткого клина отмечается ускоренный износ уплотнительных поверхностей, особенно при частой смене положений «открыто» и «закрыто». Кроме того, нельзя исключать опасность заедания клина в закрытом положении, особенно, если тот находится в нем достаточно долго. Также причинами заедания клина могут быть коррозия, износ, тепловое расширение при воздействии высоких температур. Случается, что в попытках «сдернуть» с места «застывший» клин, сгорает электромотор электропривода.

В клиновых двухдисковых задвижках, благодаря способности дисков к самоустановке, нет необходимости в столь тщательной как в предыдущем случае подгонке уплотняющих поверхностей друг к другу, а, значит, допустима меньшая точность изготовления. В таких задвижках легче восстановить плотность затвора при изнашивании уплотнительных поверхностей дисков. У них очень хорошие показатели герметичности, меньше износ и величина усилия, необходимого для закрытия задвижки, ниже вероятность заклинивания.

Но «расплатой» за эти преимущества являются бо́льшие размеры, масса и металлоемкость двухдисковых задвижек по сравнению с задвижками, в которых использован жесткий клин. Снизить металлоемкость позволяет использование упругого клина, логическим продолжением которого двухдисковый клин собственно и является.

Упругий клин, требующий небольших управляющих усилий, позволяет сделать задвижку герметичной с обеих сторон при широком диапазоне значений температуры и давления рабочей среды. Особенно ощутимы преимущества упругого клина при высокой температуре и давлении. Клиновые задвижки с упругим клином успешно функционируют на трубопроводах, транспортирующих нефть и природный газ с высокой температурой и давлением. Но с рабочими средами, имеющими в своем составе механические примеси, клиновые задвижки с упругим клином справляются хуже.

Резюмируя, можно отметить: задвижки с жестким цельным клином менее металлоемкие, зато более трудоемкие в изготовлении, чем двухдисковые. Двухдисковые больше по размерам и тяжелее, но делать их проще. Задвижки с разрезным упругим клином ─ своего рода компромисс между этими двумя парами крайностей.

Ходовая часть

Резьбовая часть шпинделя клиновой задвижки с невыдвижным шпинделем расположена внутри корпуса, и поэтому все время контактирует с рабочей средой. В этом есть свои недостатки: постоянное коррозионное и абразивное воздействие рабочей среды, затрудненный доступ для технического обслуживания. Зато задвижка клиновая с невыдвижным шпинделем имеет меньшую строительную высоту. Компактность делает применение таких задвижек удобным в условиях ограниченного пространства, например, монтажа в подземных коммуникациях, колодцах, нефтедобывающем оборудовании.

Задвижка клиновая с выдвижным шпинделем (штоком) позволяет контакт с рабочей средой исключить. При ее открытии шпиндель (шток) совершает вращательно-поступательное (шток ─ поступательное) движение относительно оси присоединительных патрубков, а находящаяся вне корпуса задвижки резьба шпинделя при открывании выдвигается наружу. Меньше изнашивается сальниковое уплотнение, всегда открыт доступ к резьбовой паре. Обратная сторона этих преимуществ ─ увеличение строительной высоты и массы задвижки.

Материалы для изготовления клиновых задвижек

Корпусные детали клиновых задвижек изготавливаются из чугуна, углеродистой и нержавеющей стали, сплавов цветных металлов.

Задвижки чугунные─ один из наиболее «заслуженных», имеющих длительный стаж работы, типов трубопроводной арматуры, лежавший у истоков современного арматурного производства. Задвижка чугунная клиновая может иметь корпус, изготовленный из серого чугуна или высокопрочного чугуна с шаровидным графитом. Для защиты от воздействия внешней среды используют различные полимерные покрытия ─ эпоксидные, полиуретановые и др.

Обладающие высокой механической прочностью задвижки стальные применяют при высоких значениях параметров (давление и температура) рабочей среды и больших диаметров трубопровода. Для использования в трубопроводных системах, перемещающих агрессивные среды, используют клиновые задвижки из нержавеющей стали. Задвижка стальная клиновая может иметь литой, штампованный, штампосварной корпус.

Для изготовления корпусных деталей небольших клиновых задвижек, используемых в системах отопления и водоснабжения, а также для перемещения сжатого воздуха, жидких углеводородов и целого ряда других сред, используют медные сплавы ─ латунь и бронзу. Задвижка латунная клиновая используется при температуре до 150-200 O C.

Клин изготавливают из чугуна и стали. Он может быть обрезиненным, например, покрытым EPDM (Ethelene Propelene Diene Elastomer) ─ каучуком на основе сополимера этилена и диенового мономера. Обрезиненный клин клиновых задвижек используют с конца пятидесятых годов XX столетия.

Уплотнительные поверхности клиновой задвижки могут быть выполнены «металл по металлу», в т. ч. с использованием твердых наплавок, лазерного упрочнения, плазменного напыления. Применяются фторопластовые кольца, запрессованные в металл, или сплошные фторопластовые покрытия. Для управления коррозионно-агрессивными или особо чистыми (например, питьевая вода) средами применяется мягкое уплотнение.

Способы присоединения к трубопроводу, привод

Распространенный вариант присоединения клиновых задвижек к трубопроводу ─ задвижка клиновая фланцевая, закрепляемая при помощи болтов или шпилек. Для клиновых задвижек из чугуна фланцевое крепление ─ фактически единственно возможный способ.

Стальные клиновые задвижки могут присоединяться к трубопроводу при помощи сварки, достаточно распространенный вариант для небольших задвижек ─ задвижка клиновая муфтовая. Клиновые задвижки из цветных металлов могут присоединяться к трубопроводу с помощью резьбовых соединений, фланцев и сварки (при подходящем для этого материале трубы).

Клиновые задвижки оснащаются ручным приводом (тип управления ─ маховик), в качестве привода используется редуктор (конический, цилиндрический). Способ, позволяющий обеспечить высокий уровень автоматизации трубопроводных систем, ─ задвижка клиновая с электроприводом. Для управления клиновыми задвижками используются пневматический и гидравлический приводы.

Ассортимент клиновых задвижек, выпускаемых большим количеством российских и зарубежных компаний, отличается разнообразием. От правильного выбора конструкции и параметров, представленных в нем моделей, в значительной степени зависит безотказное и безаварийное функционирование технологических блоков и трубопроводных систем в электроэнергетике, нефтегазодобывающей и химической промышленности, в коммунальной сфере и многих других отраслях экономики. Везде, где клиновые задвижки используются для управления потоками разнообразных рабочих сред, включая воду, пар, нефть, нефтепродукты, природный газ, минеральные масла, разнообразные химические вещества, включая рабочие среды с высокой температурой и большим рабочим давлением среды.

Улучшению эксплуатационных параметров клиновых задвижек способствуют совершенствование методов их расчета и проектирования, использование современных материалов и технологий, увеличение доли в общем объеме клиновых задвижек специализированных изделий, предназначенных для конкретных условий эксплуатации. И хотя в настоящее время специалисты отмечают тенденцию некоторого увеличения доли арматуры поворотного типа и снижение доли возвратно-поступательной арматуры, потенциал клиновых задвижек остается огромным, а потребность в них только увеличивается.

Конструктивные особенности стальных клиновых задвижек

Стальные клиновые задвижки – это запорная арматура, которая позволяет перекрывать поток в трубопроводах различного типа

Сегодня клиновые задвижки являются очень востребованной запорной арматурой при обустройстве магистральных трубопроводов различного назначения. В огромном разнообразии они представлены здесь https://teharmatura.ru

Основными компонентами любой клиновой задвижки является корпус и клин. Кроме того в конструкции предусматривается наличие вентиля, привода передачи усилий и уплотнителей.

Клин представляет собой металлический диск. Он является базовым запорным
механизмом. Его можно беспрепятственно устанавливать в любое положение. Это позволяет не только перекрывать поток, но и контролировать его уровень.

При этом клин может находиться в промежуточном состоянии столько времени, сколько нужно. Для герметичности перекрытия потока предусматривается установка резиновых прокладок.
Меняется положение клина с помощью вентиля. Вращая его, можно передавать усилия на внутренний привод, который толкает клин.

Применяются различные виды клиновых задвижек:

• Шиберные, которые часто называют ножевыми. В этом случае клин
  представляет собой плоскую пластину, закрепленную между двух фланцев. Применение этого запорного элемента не гарантирует герметичность потока.
• Параллельная с выдвижным шпинделем, предусматривающие установку двух плоских дисков, которые гарантируют герметичное соединение.
• Обычная клиновая задвижка отличается наличием одной детали с
  обрезиненным торцами. С ее помощью также гарантируется герметичность.

Все клиновые задвижки отличаются простотой конструкции. Они универсальные, такой запорной арматурой могут использоваться при различных температурных колебаниях и давлении.
Клиновые задвижки гарантируют плавность при закрытии, что исключает возникновения гидравлического удара в системе. Простота конструкции обеспечивает ремонтопригодность изделиям. Более удобными является запорная арматура с электрическим приводом, которая требует меньших усилий и ускоряет процесс перекрытия потока.

На правах рекламы

Нашли опечатку? Выделите текст и нажмите CTRL+ENTER
Мы будем Вам благодарны!

Задвижки клинового типа трубопроводной арматуры

Вступление

Любой водопровод нуждается в периодическом перекрытии. Независимо от диаметра и назначения водопровода, от бытового водопровода до магистрального, в его конструкции должны быть предусмотрены элементы трубопроводной арматуры под названием задвижки.

Типы задвижек

Оставим бытовой водопровод в стороне и поговорим про задвижки для магистральных водопроводных сетей диаметром от 80 мм (8 см).

В водопроводах данного типа для перекрытия воды без регулирования напора используются задвижки клинового типа. В конструкции таких задвижек запорный элемент выполненный в виде клина, двигается перпендикулярно потоку воды до полного запирания потока.

Важно понимать, что данные задвижки не предназначены для регулирования потока. Только для его полного перекрытия и открытия.

В зависимости от материала из которого изготавливаются задвижки, делается их основная классификация. Различают следующие клиновые задвижки:

• Стальные;
• Чугунные;
• Сплавов меди (латунные или бронзовые);
• Легированной стали;
• Нержавеющей стали.

Из-за цены и доступности в водопроводах общего назначения применяются задвижки стальные или чугунные.

Задвижки клинового типа стальные 30с41нж

Заслуженной популярностью среди проектировщиков и монтажников пользуются стальные клиновые задвижки марки 30с41нж. По своим характеристикам это задвижки из стали, с наружным исполнением ходовой резьбы запорного механизма. Типа запорного механизма — клиновый. Вид подсоединения к трубопроводу — фланцевое. Корпус выполнен из стали, тип стали 20Л или более прочная сталь 20Х13. Подробный каталог задвижек 30с41нж на сайте https://teharmatura.ru/catalog/truboprovodnaya-armatura/zadvizhki/zadvizhki-stalnye/30s41nzh/.

Монтируются данные задвижки горизонтально, направление ходовой резьбы перпендикулярно потоку. По умолчанию управление задвижками 30с41нж ручное.

Именно этот типа стальных клиновых задвижек изготавливаются следующими диаметрами (Ду, мм):

• 50;
• 80;
• 100;
• 150;
• 200;
• 250;
• 300;
• 350;
• 400;
• 500.

Отличительная особенность данных задвижек в небольшом весе ( если сравнивать с чугунными задвижками аналогичного типа), простотой монтажа (благодаря фланцам) и удобству эксплуатации в любой климатической зоне (благодаря вынесенной резьбе).

Вынос резьбы ходового шпинделя за корпус устройства исключает контакт резьбы с рабочей средой трубопровода. Это значительно увеличивает срок службы задвижки и упрощает её обслуживание.

Фланцевый монтаж, в отличие от резьбового, не требует использования сложных сгоновых соединений и значительно упрощает и ускоряет монтаж задвижки.

Примечание: фланец (1) — это плоская поверхность задвижки, соединяется при монтаже с фланцем трубопровода болтами и гайками. Монтируется в нужном месте без подгона по расположению.

Недостатки задвижки 30с41нж

Задвижки стальные 30с41нж клинового типа имеют ряд недостатков, которые нужно учесть:

• Во-первых, скорость перекрытия трубопровода невелика;
• Во-вторых, диапазон перепада давления для задвижек этого типа невелик;
• В-третьих, при завершении закрытия возможен гидроудар;
• В-четвёртых, очень дорогой ремонт задвижки 3/4 от её стоимости;
• В-пятых, у конструкции есть не заменяемые уплотнения.

Вывод

Несмотря на перечисленные недостатки, задвижки клинового типа стальные 30с41нж очень популярны среди проектировщиков и сантехников. Причина популярности отличное сочетание цены и качества изделия.

Задвижка клиновая стальная (ЗКС): технические характеристики и классификация

Задвижка клиновая стальная (ЗКС) — один из самых широко используемых видов запорной трубопроводной арматуры. Она предназначена для транспортировки воды, пара, нефтепродуктов, жидкостей, как нейтральных, так и агрессивных, природного газа. У клиновой задвижки в затворе уплотнительные элементы располагают по отношению друг к другу под углом, а регулирующий или запирающий орган имеет форму клина. Основное преимущество клиновых задвижек – способность выдерживать не только высокие давления, но и сложные рабочие условия. Это обеспечивается за счет особенностей конструкции (цельносварной или литой корпус) и используемых материалов (углеродистая сталь, прошедшая термическое упрочнение). При этом стальные клиновые задвижки, благодаря полнопроходности корпуса, имеют небольшой вес, в то же время снижается коэффициент гидравлического сопротивления, тем самым улучшая пропускную способность арматуры.

Технические характеристики типовых ЗКС

На технические характеристики клиновых задвижек значительное влияние оказывает вид сплава, используемого в производстве оборудования, однако, по большому счету, для данного типа арматуры условное давление составляет не более 25 МПа, а максимальная температура рабочей среды не превышает +450 С. Стандартная задвижка ЗКС предназначена для монтажа на трубопроводы диаметром 15-175 мм. Важно: ЗКС выполняет только запорные функции и не является регулирующим оборудованием, в связи с этим она может находиться лишь в двух положениях – полностью закрыта либо полностью открыта.

Классификация ЗКС

Как было отмечено выше, запорный орган задвижки имеет форму клина, образуемый седлами, размещенными под углом по отношению друг к другу. Клиновые задвижки по виду клину подразделяют на арматуру с:

• жестким клином. Достоинства такого оборудования – это отличная герметизация. Тем не менее, из-за сильной коррозии, такие ЗКС могут заклинить.
• двухдисковым клином, состоящий из двух жестко соединенных между собой и располагаемых под углом друг к другу двух дисков. Такая конструкция имеет ряд преимуществ: большую герметичность; меньшую вероятность заклинивания запорного элемента; малый износ деталей.
• упругим клином – это усовершенствованный вариант предыдущего типа задвижек, отличие лишь в креплении дисков между собой c помощью упругого элемента, благодаря которому обеспечивается плотное соприкосновение уплотнительных элементов. Стальные задвижки с упругим клином совмещают в себе все достоинства двух предыдущих, к тому же они более герметичны и надежны.

В основу другой классификации клиновых задвижек положена возможность движения шпинделя. Таким образом, ЗКС могут быть с невыдвижным шпинделем (здесь резьба, по которой движется затвор, располагается внутри корпуса) и с выдвижным шпинделем, который при открытии/закрытии оборудования поднимается.

Не менее важным параметром, учитываемым при производстве ЗКС, является тип присоединения арматуры к системе. В зависимости от него задвижки подразделяют на:

• фланцевые;
• с патрубками под приварку встык;
• муфтовые (резьбовые или под приварку).

Особености стальных клиновых задвижек

Строительный портал о технологиях строительства, ремонте и эксплуатации

Виды клиновых задвижек и их применение

Для перемещения по системе труб различных сред (жидких, сыпучих, газообразных) часто используют специальный затвор – клиновидную задвижку, отличающуюся высокой эффективностью и функциональностью.

Содержание

Клиновидная конструкция

Изделие с клином применяют для систем отопления и соответствующих коммуникаций, перекачки углеводородов в жидком виде, газообразных веществ и химических реагентов, горячей и холодной воды. Применение конструкции в нефтяной, газотранспортной, энергетической промышленности, а также в области ЖКХ говорит само за себя.

Задвижка имеет технические особенности, а также помогает закрыть или открыть движение по трубе (отсюда и 2 фазы эксплуатации – открыто/закрыто). Это проявляется в том, что седло запорного подвижного элемента располагают под углом, а сам запор делают в виде клина. При эксплуатации клин входит в промежуток между седлами и надежно перекрывает путь движущемуся по трубе веществу.

В зависимости от затвора различают такие клиновидные задвижки:

• жесткие;
• двухдисковые;
• упругие.

Жесткий клин имеет хорошую герметичность и устойчивость за счет вторичных эластичных уплотнителей. Двухдисковые изделия менее изнашиваются, по сравнению с жесткими (у которых уплотнители быстро выходят из строя), имеют высокую усилительную способность и низкую вероятность заклинивания. Но у них размеры намного больше, чем у жестких, что обусловливает дополнительную металлоемкость.

Упругая задвижка представлена дисками, соединенными между собой упругими частями. Такое изделие устойчиво к температурам и рабочему давлению, но плохо справляется со средами, которые имеют примеси.

Жесткие изделия менее металлоемкие, но являются трудоемкими при изготовлении. Двухдисковые – всегда больших размеров, но делаются легко. Упругие – являются средними по показателям между жесткими и двухдисковыми.

Устройство и принцип действия

Задвижка с клином быстро перекрывает поток движущегося вещества. Для этого используют ручные маховые колеса и автоматизированные системы, что очень удобно для удаленных объектов.

Устройство изделия очень простое и представлено:

• металлическим корпусом с запорными элементами;
• шпиндель-гайкой внутри или снаружи корпуса (выдвигает шпиндель на всю величину);
• штоком (приводит в действие затвор);
• фланцевыми соединителями (обеспечивают герметичность);
• уплотнителями (резиновыми, полиуретановыми, фторопластовыми, металлическими наплавками, эластомерами).

В зависимости от шпинделя, клиновые конструкции бывают выдвижными и не выдвижными (компактными). Второй тип часто применяют для подземных трубопроводов.

Выдвижные шпинделя – чугунные или стальные, имеют свойство полнопроходности (с не суженой выемкой для диаметра патрубков). Представленные изделия являются шиберными, они оборудованы электрическим проводом.

Невыдвижные шпинделя всегда погружены в транспортируемую среду, поэтому требуют частой замены. Конечно, такое устройство выигрывает перед выдвижными устройствами из-за компактности и строительной массы, зато являются долговечными и износоустойчивыми.

Преимущества и недостатки

Как любое устройство, клиновая конструкция имеет разные размеры, может устанавливаться даже на полимерные трубы, имеет свои плюсы и минусы. К достоинствам относят:

• простое внутреннее устройство и обслуживание;
• небольшие размеры по длине;
• функциональную способность при разных уровневых условиях;
• наименьшее гидравлическое сопротивление при открытых проходах;
• универсальность (использование при разных температурных колебаниях и давлении);
• обеспечение движения веществ в разных направлениях с применением редуктора;
• долговечность;
• плавность при закрытии;
• широкий размерный ряд;
• не высокие затраты на ремонт.

К минусам изделий относят:

• большую рабочую высоту;
• быстрое изнашивание уплотнителя;
• затрата времени на отвинчивание или завинчивание задвижки;
• маленький допустимый перепад в затворе;
• соблюдение эксплуатационных правил.

Особенности клиновых изделий зависят от:

• выбранной модели и фланцевых размеров;
• пропускной способности;
• способности управлять (ручной или при помощи электрического привода);
• необходимого уровня герметичности и способности выдерживать механические воздействия;
• планируемых условий эксплуатации (режимов: давления, температуры, устойчивости к коррозии).

Чтобы клиновая задвижка надежно служила, нужно выбрать подходящую модель в полном соответствии с требуемыми характеристиками по эксплуатации.

Характеристики клиновых задвижек

Изделия с жестким клином являются очень герметичными. Но недостатком такого устройства является повышенный риск заклинивания затвора и сложность в открывании при температурных колебаниях движущегося вещества или при стирании уплотнителя.

Двухдисковая конструкция заклинивается реже. Несмотря на то, что ее устройство более сложное и металлоемкое, она обладает малой вероятностью истирания уплотнителя, высокой степенью герметичности затвора, незначительными усилиями при закрытии изделия. Корпус изготавливают из таких материалов, как чугун, сталь, цветные металлы. Устройства из чугуна имеют наилучшую характеристику, возможность многолетней эксплуатации. Их могут покрывать полимерными покрытиями, чтобы защитить их от агрессивной внешней среды.

Стальные изделия применяют при высоких значениях параметров температуры и давления в трубах. Такие задвижки бывают литыми, штампосварными и штампованными. Латунные, медные, титановые, смешанные или бронзовые задвижки используют при температурном режиме до 150-200*C. Ножевидные конструкции, соединяющиеся с помощью фланцев просты в устройстве. Их делают чугунными, а также стальными, которые приводятся в движение благодаря маховому колесу.

Встречаются также обрезиненные изделия. Такие клиновые представители выполнены чугунными и стальными, но сверху покрыты полимерным каучуком. Уплотнители конструкций могут также выполнять твердыми наплавками, лазерным упрочнением, плазменным напылением, фторопластом. Также уплотнительные элементы бывают: без колец; кольцевыми (из латуни или фторопласта); с антикоррозионной наплавкой; резиновыми.

Разновидности задвижек

Клиновые задвижки бывают: полнопроходными и суженными; с ручным управлением и автоматическим; с выдвижным или не выдвижным шпинделем; жесткими, двухдисковыми, упругими, прорезиненными; чугунными, латунными или стальными. Кроме перечисленных видов встречаются также фланцевые и шиберные. Редко встречаются приварные и муфтовые задвижки.

Фланцевое устройство используется в трубах с диаметром до 2 000 мм. Оно хорошо регулирует и контролирует движущуюся по трубам массу. Конструкция применяется в сфере ЖКХ – для всех видов труб (вода, газ, стоки), и считается высококачественной. Максимальное давления в трубе для такой задвижки должно быть до 25 Мпа, а температуры – 565*С.

Шиберная задвижка выдвижного или не выдвижного шпинделя работает быстро, но не может регулировать транспортируемые вещества, и всегда находится в открытом или закрытом положении. Такое изделие подходит только прямым трубам. Соединяется устройство с помощью фланца или без него.

Монтаж задвижки

Существует несколько способов присоединения задвижки к системе труб. Клиновую фланцевую закрепляют болтами, чугунную – фланцами. Стальные и муфтовые изделия приваривают, задвижки из цветных сплавов присоединяют резьбовыми соединениями, фланцами и сваркой.

Этапы монтирования заключаются в следующем:

1. Фланцевую площадь очищают от грязи и смазочных материалов.
2. Устанавливают изделие между фланцами трубы, разделяя их проложенными прокладками.
3. Затем вставляют в проделанные отверстия болты, затягивают их, добиваясь параллельного фланцевого соединения.
4. Проводят надежную фиксацию креплений.
5. Отлаживают движение клина и махового колеса.

Монтаж конструкции проводят при положении трубы только в горизонтальном положении. Подбирают подходящие прокладки для надежного уплотнения, которые должны совпадать по размеру с соединяющими фланцами, а также диаметральные болты.

Клиновые задвижки представлены огромным ассортиментом, их выпускают многие российские и зарубежные компании. На рынке и в специализированных супермаркетах есть много модельных конструкций, которые приобретают, в зависимости от предназначения.

Выбор изделия лучше доверить специалисту, чтобы не ошибиться с параметрами. От правильно подобранного изделия зависит безаварийное функционирование систем труб с движущимися веществами.

Клиновые устройства имеют огромное значение для всех сфер жизнедеятельности человека. ЖКХ (отопление, газ, вода, стоки), добыча газа, нефти, строительных смесей – все это помогает регулировать клиновая задвижка.

Особенности клиновой задвижки

Задвижка представляет собой трубопроводную арматуру. Классификация задвижек достаточно разнообразна. Но речь пойдет о клиновой. Ее конструкция предназначена для перекрытия потока рабочей среды в трубопроводе. Клиновая задвижка имеет затвор, который при выполнении действий, направленных на ее открытие или закрытие, располагается перпендикулярным образом по отношению к потоку рабочей среды.

Схема самоуплотняющихся клиновых задвижек.

Ее особенностью является непосредственно запорный элемент, имеющий форму клина. Запорные детали затвора имеют сужение к концу и закрывают собой седла задвижки, располагающиеся под углом по отношению друг к другу.

Функции клиновых задвижек следующие. Это категория запорной арматуры, имеющая предназначение осуществлять полное перекрытие потока рабочей среды. Клиновая задвижка имеет только два основных положения: открыто и закрыто.

Как действует клиновая задвижка?

Задвижка стальная клиновая с выдвижным шпинделем.

В задвижке имеется специальное седло (отверстие), именно через него рабочая среда имеет возможность передвижения. Затвор в конструкции клиновой задвижки — элемент подвижный. Он может подниматься и опускаться.

Если затвор поднят вверх, то седла (отверстия) с обеих сторон имеют положение «открыто». Это положение позволяет рабочей среде свободно протекать через задвижку и далее по штуцерам в общую систему. Если же клин находится в опущенном положении, отверстия седел перекрываются, значит, прекращается и движение рабочей среды.

Каким образом происходит поднятие клинового затвора?

Он поднимается в результате накручивания на шпиндель. Это такая часть задвижки с резьбой, затвор крепится к нему с помощью гайки. В тот момент когда шпиндель выполняет движения вращательного характера либо вращательно-поступательного, клин поднимается вместе с ним. В свою очередь, вращение шпинделя осуществляется за счет движения ручки (если это ручное управление) или электрического привода.

Классификация задвижек клиновых

Классификация клиновых задвижек подразумевает их разделение на суженные и полнопроходные.

Полнопроходные имеют диаметральный размер отверстия колец (уплотнительных), равный диаметру трубопроводного отверстия. Если же речь идет о суженном варианте, то здесь диаметр меньше, чем отверстие в трубопроводной системе.

Еще одна классификация возможна в соответствии с характером движения шпинделя (штока). В этом случае клиновые задвижки могут быть с выдвижным либо невыдвижным шпинделем. Если шток выдвижной, то при открывании задвижки увеличивается ее высота (строительная), сам же шпиндель выполняет движение винтового характера. Невыдвижной шпиндель позволяет задвижке не менять свою строительную высоту. Движения штока в этом случае носят вращательный характер.

Что касается конструкции затворов, то они тоже могут быть различными. Например, обычная клиновая задвижка может обладать либо жестким затвором, либо упругим, либо двухдисковым. А теперь более подробно.

Клин жесткого характера — деталь цельная. Ее конструкция позволяет осуществлять достаточно плотное прилегание к отверстиям седел. Но в этом случае существует трудность его подгонки к седлам и появляется возможность заклинивания. Это, конечно же, минус такой разновидности клина.

Второй вариант клина в задвижке — двухдисковый. Это конструкция из неподвижных дисков, расположенных под углом. Такое расположение и образует клин.

А вот упругий клин в основном тоже состоит из двух дисков, но отличие его выражается в подвижном соединении. Это наиболее герметичный вариант задвижки, так как при ее использовании обеспечивается очень плотное прилегание клинового затвора к отверстиям седел. И еще один плюс этого вида: ломаются такие задвижки значительно реже других.

Преимущественные характеристики клиновой задвижки

Первое, что хочется отметить как значительный плюс, — это простая конструкция клиновой задвижки (ЗКЛ). Но это еще не все. Гидравлическое сопротивление у такого вида задвижек довольно слабое, и, конечно же, нельзя не сказать о небольшой строительной высоте.

Теперь о минусах. Здесь можно смело указывать на необходимость применения большого усилия, для того чтобы выполнить полное открытие или перекрытие рабочего органа. Ну и, строительная высота, если сравнивать с клапанами, значительно больше.

Надежность клиновых задвижек в процессе эксплуатации напрямую зависит от правильного подбора конструкции и соответствия необходимым характеристикам.

Как выполнить ремонт задвижки клиновой правильно?

Схема клиновой задвижки.

То, что клиновые задвижки нуждаются в регулярном обслуживании, конечно же, добавляет ряд неудобств в процесс эксплуатации. А вот тот факт, что ремонт клиновой задвижки возможен, говорит о ее преимуществах перед другими видами. Технология ремонта различна в зависимости от сложившейся ситуации. Рассмотрим несколько наиболее часто встречающихся неисправностей, при которых возможен ремонт.

Бывает так, что, используя клиновую задвижку, мы обращаем внимание на недостаточную герметичность перекрытия потока рабочей среды. Что же может этому способствовать?

Такая неполадка может произойти в результате возможных дефектов поверхностей корпуса и затвора. Это могут быть различные отложения или повреждения, например, накипь или царапины. Что делать в этой ситуации, какой ремонт проводить?

Чтобы достичь хорошей герметичности, необходимо осуществить притирку поверхностей уплотняющего характера.

Это касается затвора и корпуса. Чаще всего их поверхности изготавливаются из бронзы. Для начала нужно произвести демонтаж крышки задвижки, вытащить затвор (корпус) и осуществить шлифовку. Использовать можно разнообразные алмазные пасты. Зернистость должна иметь постепенный переход от более крупной к мелкой.

Неполадка другого рода, когда течет жидкость по штоку из-под сальника. Здесь, скорее всего, недостаточно уплотнен шток. Ремонт будет заключаться в следующем. Чтобы исправить положение, нужно подтянуть сальники, а если понадобится, то и вовсе заменить их набивку. Если же в результате замены сальника течь все равно остается, то дело может быть в штоке. Значит, в нем могли образоваться раковины коррозийного характера. Если это так, то избежать его замены вряд ли удастся.

Невозможность поворота маховика. Здесь все достаточно просто: заклинило затвор. Такая ситуация имеет место быть в тех задвижках, которые нерегулярно подвергаются обслуживанию и чье открытие, скорее всего, производится не чаще одного раза в год.

В результате такой эксплуатации на уплотняющих поверхностях образуются отложения накипи.

Технология такого ремонта следующая.

Для устранения этой неполадки снимается верхняя крышка задвижки, уплотняющие элементы очищаются. Если нужно, выполняется притирка контактных поверхностей. Ни в коем случае не стучите по шпинделю (штоку), так как такие действия, скорее всего, приведут к тому, что будет сорвана гайка направляющего характера.

Еще одна частая неполадка: вращение маховика возможно, но открытия задвижки не происходит. Это говорит об обрыве затвора. Задвижки с выдвижным шпинделем являются объектом этой неисправности.

Это значит, что износился «кулачок» штока, который должен удерживать затвор, либо сорвалась резьба на гайке, которая направляет шток. Ремонт будет включать в себя следующие действия. При последнем варианте осуществляется замена износившегося «кулачка». Еще один вариант ремонта — наварить его. Гайка тоже подлежит замене, если, конечно же, конструкция задвижки позволяет это сделать.

Если ваша задвижка имеет невыдвижной шпиндель, то выпадение затвора происходит при стирании гайки с фиксацией в нем. Чтобы устранить эту неисправность, нужно заменить затвор.

Не забывайте, что все действия по разборке задвижки, если она находится под давлением, категорически запрещены.

После того как монтаж завершен, из задвижки удаляется воздух. Для этого нужно выполнить ослабление болтов, которые прижимают сальник. После того как появятся капли воды под сальником, можно прижать болты.

Советы по эксплуатации и обслуживанию

Выполняя ремонт подобных систем, требуется наличие инструментов:

• пассатижи;
• отвертка;
• ножик;
• напильник.

Очень важно хотя бы раз в месяц производить полный цикл открытия и закрытия задвижки. Это необходимо для очистки контактирующих (трущихся) поверхностей от скопления накипи и шлама.

Не забывайте, что шток задвижки, имеющей выдвижной шпиндель, должен быть всегда в смазанном состоянии.

Один раз в неделю проверяйте на герметичность сальниковое уплотнение штока. Если будет необходимость, нужно осуществить его замену либо подтяжку. Если трубопровод находится под давлением, замена сальника недопустима.

И еще, в процессе эксплуатации затвор задвижки должен находиться только в положении «открыто» или «закрыто», промежуточные варианты не допускаются.

Как работает задвижка: устройство и принцип действия

Задвижки – очень популярный и распространенный тип запорной арматуры. Благодаря своей надежности и простой конструкции они востребованы на транспортных и технологических трубопроводах с самыми разнообразными рабочими средами. В зависимости от конструктивного и материального исполнения, задвижки могут использоваться в системах с рабочими давлениями до 25 МПа и температурами до +565 °С. Далее описана конструкция и принцип работы задвижек, приведена их классификация, а также отмечены особенности разных модификаций данной арматуры.

Из чего состоит задвижка?

Главные конструктивные элементы арматуры:

• корпус;
• крышка;
• затвор;
• резьбовая пара (шпиндель и гайка);
• сальниковое уплотнение;
• маховик (или другой управляющий элемент).

Устройство задвижки очень простое. Ее основу составляют корпус и крышка – именно они образуют полость, по которой движется рабочая среда. В полости арматуры находится затвор и (у части задвижек) механизм, обеспечивающий его передвижение, – резьбовая пара. Запирающий элемент движется перпендикулярно оси потока: опускаясь, он перекрывает просвет трубы, а поднимаясь, открывает. Механизм передвижения максимально простой – при вращении маховика вращается шток (шпиндель), который связан с запирающим элементом напрямую или через гайку. Вращательные движения маховика преобразуются в поступательные движения затвора.

Для герметичного перекрывания потока в корпусе задвижки обычно предусмотрены седла с уплотнительными поверхностями. Когда затвор опускается, он плотно примыкает к седлам, не позволяя среде проходить через полость задвижки. У корпуса также есть два конца для присоединения к патрубкам трубопровода. Они могут быть оснащены фланцами, резьбой или фаской для приварки. В месте выхода штока наружу находится сальник, который предотвращает утечку среды из задвижки.

Маховик – самый простой и распространенный орган управления задвижкой. На трубопроводах больших диаметров, где для перемещения затвора необходимо серьезное усилие, используются дополнительные устройства – механические редукторы, электро-, гидро- и пневмоприводы.

Для изготовления корпусных деталей задвижек чаще всего используется:

• чугун;
• сталь (легированная или нержавеющая).

Затвор, как правило, изготавливают из стали, которая лучше переносит работу в потоке среды. От материального исполнения арматуры зависит возможность ее применения с различными средами – неагрессивными или агрессивными, холодными или перегретыми. При этом задвижки (за редкими исключениями) используются только для полного перекрывания трубопровода и не подходят для регулировки потока. Если затвор оставить в полуоткрытом положении, он деформируется под давлением среды, что приведет к заклиниванию арматуры.

Типы задвижек

Общий принцип работы задвижек сходный – затвор, отсекающий поток среды, движется перпендикулярно этому потоку. Но существует несколько типов арматуры, которые отличаются конструкцией запирающего элемента и расположением резьбовой пары. Различают такие типы задвижек:

1. Клиновые (с жестким, двухдисковым или упругим клином).
2. Параллельные.
3. Шиберные.
4. Шланговые.

В зависимости от расположения ходового узла задвижки подразделяют на два типа:

• с выдвижным шпинделем;
• с невыдвижным шпинделем.

Устройство клиновых задвижек

В такой арматуре затвором выступает клин, а седла в корпусе расположены под углом. При закрывании задвижки клин опускается в пространство между седлами и плотно прилегает к ним, обеспечивая высокую герметичность перекрывания. Клин может иметь разную конструкцию:

1. Жесткий клин – металлическая пластина, сужающаяся книзу. Для надежного и герметичного перекрывания потока при изготовлении задвижки жесткий клин очень точно подгоняют под форму седел. Такой затвор очень прочный, но из-за своей жесткости может заклинивать при колебаниях температуры или давления среды. Кроме того, уплотнительные поверхности здесь довольно быстро изнашиваются.
2. Двухдисковый клин представляет собой более сложное устройство – он состоит из двух плоских дисков. Диски жестко скреплены между собой под тем же углом, под которым расположены седла в корпусе. В таких задвижках нет необходимости в идеальной подгонке клина под седла, так как элементы затвора способны частично «самоустанавливаться» во время его опускания. Эта особенность обеспечивает и повышенную герметичность перекрывания. Также задвижки с двухдисковым клином меньше подвержены заклиниванию и износу уплотнительных поверхностей.
3. Упругий клин состоит из дисков, скрепленных не жестко, а посредством упругого элемента. У такого затвора более простая конструкция, чем у двухдискового, но и возможности «самоустановки» меньше. При этом упругий клин также прощает некоторые погрешности при подгонке седел, он проще в изготовлении, чем жесткий затвор.

Принцип действия параллельных, шиберных и шланговых задвижек

Как разновидность клиновых иногда рассматривают и параллельные задвижки. Их затвор имеет не клиновидную форму, но по конструкции схож с двухдисковым клином. При этом диски затвора параллельных задвижек расположены параллельно друг другу. При перекрывании потока они прижимаются к уплотнительным поверхностям седел специальным клиновым грибком, который находится посредине.

Шиберные задвижки можно рассматривать как параллельные с одним диском. Это очень простые устройства, в которых поток среды отсекается плоским затвором, работающим подобно гильотине. Отдельные их модификации даже оснащаются ножевым затвором для разрушения частиц среды, попавших в корпус во время перекрытия трубопровода. Такая арматура используется с загрязненными средами, в которых есть много механических примесей. По герметичности перекрывания она существенно уступает клиновым задвижкам.

Шланговые устройства принципиально отличаются от остальных типов и по конструкции, и по принципу действия. Их относят к задвижкам, поскольку здесь выполняется классический принцип действия задвижки – просвет трубы перекрывается при опускании штока перпендикулярно потоку. У шланговых моделей нет затвора как такового, а через корпус проложен гибкий шланг. Когда трубопровод нужно перекрыть, при вращении маховика опускается шпиндель, который просто пережимает этот шланг.

Подобная конструкция полезна в трубопроводах, по которым транспортируются очень агрессивные среды. Наличие шланга в полости арматуры исключает контакт металлических элементов со средой и предупреждает их коррозию.

Как работают задвижки с выдвижным и невыдвижным штоком

Ходовой узел задвижки – резьбовое соединение шпиндель-гайка – основной элемент, который передает усилие от вращения маховика к затвору. Этот узел может быть расположен как в полости арматуры, так и снаружи:

1. Выдвижной шпиндель соединен с затвором своим нижним концом. Гайка расположена снаружи, и при вращении маховика шпиндель выдвигается вверх на величину хода затвора. Такая конструкция исключает контакт ходового узла с рабочей средой, что продлевает срок службы арматуры и позволяет использовать ее с более агрессивными средами (или при высоких температурах). Задвижки с выдвижным шпинделем более надежны и просты в обслуживании, поскольку существует свободный доступ к сальниковому уплотнению. Единственный минус подобных устройств – увеличенный вес и большая строительная высота, а также необходимость оставлять свободное место над маховиком для выдвижения шпинделя при открывании арматуры.
2. У задвижек с невыдвижным шпинделем ходовой узел находится в полости задвижки. Шток закреплен верхним концом и не меняет своего положения при открывании и закрывании устройства. Во время вращения маховика затвор вместе с ходовой гайкой передвигается вверх или вниз относительно шпинделя. Поскольку у таких устройств резьбовое соединение находится в рабочей среде, а доступ к сальнику закрыт, они менее устойчивы к агрессивным средам и сложным рабочим условиям. Их не устанавливают на ответственных объектах, но используют в обстоятельствах, когда важна малая строительная высота и небольшой вес.

Сравнительная таблица применения задвижек с выдвижным и невыдвижным штоком

Таким образом, несмотря на сходный принцип работы, разные типы задвижек имеют несколько отличное устройство и область применения. У каждого из них есть свои достоинства и недостатки. Но мы готовы подобрать оптимальные задвижки для монтажа на вашем трубопроводе. Знакомьтесь с нашим каталогом и звоните +7 (812) 920-05-98 – специалисты «Компании Север» помогут вам с выбором арматуры подходящего устройства.

Принципы работы популярных видов задвижек и их устройство

Задвижки являются одним из важнейших элементов в трубопроводе. Их принцип работы основан на перекрытии потока газообразных и жидких сред посредством изменения площади проходного сечения в системах, сооружённых из труб диаметром 50 — 2000 мм, функционирующих при диапазоне рабочих давлений от 4 до 200 кгс/см2, температурах среды не выше 565 ºС.

Выпускается много разновидностей задвижек, имеющих конструктивные особенности и рассчитанных на эксплуатацию в средах с разным уровнем агрессивности, температурным режимом.

Обычно необходимость установки запорной арматуры того или иного вида продумывают ещё на этапе проектирования трубопровода. Так как от правильного выбора конструкции, качества её сборки, соответствия изделия определённым параметрам и стандартам, напрямую зависит надёжность и безопасность всего инженерного сооружения.

Общие принципы работы

Существует множество конструктивных типов запорных устройств, обеспечивающих плавное перекрытие потока. Что касается задвижек, то их принцип работы на трубопроводе основан на перпендикулярном перемещении запирающего или регулирующего органа относительно оси потока содержимого в системе вещества.

Конструктивно задвижка представляет собой цельный литой или сварной корпус, который удерживает во внутренней полости определённую часть рабочей среды.

Для присоединения к процессу он оснащается входным и выходным патрубками с концами под монтаж фланцев, муфт, для цапковых или штуцерных соединений, а также под приварку.

Корпусные детали изготавливаются из чугуна, разных марок стали или цветных металлов, покрываются для защиты от коррозии со всех сторон эпоксидным покрытием.

В основном запорный орган имеет вид:

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

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

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

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

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

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

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

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

Работа клиновой задвижки

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

Принцип работы основан на перекрытие проходного отверстия посредством поднятия и опускания запорного органа в перпендикулярном направлении к движущемуся рабочему материалу.

Затвор поднимается за счёт накручивания на шпиндель — специальную ось с длинной резьбой на конце, образующую резьбовую пару с гайкой, закреплённой на затворном элементе. Шпиндель при получении вращательного момента от ручного или электропривода начинает совершать движения вращательного, вращательно-поступательного или поступательного характера и увлекает за собой клин.

Подробнее об устройстве и принципе работы клиновой задвижки на воду смотрите на видео.