Задвижка что это такое
Водопроводные задвижки: классификация, устройство и их виды
Водопроводная задвижка – это элемент, относящийся к запорной арматуре, и предназначенный для полного перекрытия потока рабочей среды в трубе. Основная подвижная деталь – затвор, расположенный перпендикулярно оси потока.
Конструкция данного приспособления позволяет использовать ее не только для остановки воды, но и для перекрытия потока сжатого воздуха, жидких углеводородов и так далее.
Кроме того, широкое распространение некоторых типов данных устройств (например, секущие задвижки) получили в нефтяной отрасли.
Устанавливаться запорная арматура может не только на металлические, но и на пластиковые трубы. Главное – обеспечить надежное соединение элементов системы.
Принцип действия
Вне зависимости от типа все приспособления для перекрытия водопроводной трубы состоят из следующих деталей:
В корпусе находится полость, в которой размещены запорные элементы. В большинстве случаев корпус изготавливается из чугуна или стали, соединение с другими элементами инженерной системы происходит при помощи фланцев или посредством сварки. Главное достоинство первого способа – возможность быстрой и простой замены элемента в случае поломки. Сварочный же шов является самым надежным способом соединения, поэтому чаще всего в системах водоснабжения применяется именно он.
В состав запорного узла входит направляющая и затвор. Чаще всего направляющая является частью корпуса, что обеспечивает максимальную надежность данного приспособления и точность всех движений. Все детали изготавливаются из высококачественной стали, на затвор же дополнительно наносится слой специального покрытия, препятствующего образованию коррозии.
Узел для управления состоит из винтового штока (вентиля), махового колеса и резьбовой втулки, при помощи которой крутящий момент преобразуется в поступательное перемещение затвора. Узел устанавливается в верхней части приспособления, причем все его элементы располагаются в собственном металлическом кожухе. Соединение с основным корпусом происходит при помощи фланцев.
Кроме того, в конструкцию входит бугельный узел задвижки, обеспечивающий вынос соединения шток-гайка за пределы основного корпуса. Таким образом, соединение защищается от негативного воздействия перемещаемой среды (например, высокой температуры).
Работа трубопроводной задвижки происходит по следующему принципу:
Для открытия затвора необходимо повернуть маховик в обратном направлении.
Важно! Не стоит использовать данное приспособление для регулирования потока жидкости. При длительном воздействии воды, металлические элементы со временем шлифуются, а значит, впоследствии будут неэффективны для полного перекрытия системы. Для частичного перекрывания трубопровода следует применить специальную регулирующую арматуру.
В большинстве случаев сильно изношенные водопроводные запорные устройства не подлежат ремонту, единственное верное решение – замена. Поэтому внимательно следите за правильностью ее применения.
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:
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:
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:
В зависимости от расположения ходового узла задвижки подразделяют на два типа:
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:
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:
Сравнительная таблица применения задвижек с выдвижным и невыдвижным штоком
| Условия применения | Задвижки с невыдвижным шпинделем | Задвижки с выдвижным шпинделем |
|---|---|---|
| Диапазон диаметров DN, мм | 40–500 | 15–1200 |
| Диапазон максимальных рабочих давлений PN, МПа | 1,6 | 1,6–10,0 |
| Диапазон температур транспортируемого вещества, ºС | -15…+130 | -70…+450 |
| Рабочие среды | Чистая горячая и холодная вода, неагрессивные среды (нефть, минеральные масла) | Горячая и холодная вода, вещества с любой степенью агрессивности, нефтепродукты, газ |
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.
Задвижки
ЗАДВИЖКИ – весьма распространенный тип запорной арматуры. Они широко применяются практически на любых технологических и транспортных трубопроводах диаметрами от 15 до 2000 миллиметров в системах жилищно-коммунального хозяйства, газо- и водоснабжения, нефтепроводах, объектах энергетики и многих других при рабочих давлениях до 37,3 МПа и температурах до 560 °С.
Среди положительных качеств, присущих задвижкам – сравнительная простота конструкции, относительно небольшая строительная длина, малое гидравлическое сопротивление, возможность применения в различных условиях эксплуатации и ряд других.
Среди основных недостатков задвижек можно отметить:
В общем виде конструкция задвижки состоит из корпуса и крышки, образующих полость, в которой находится рабочая среда под давлением и внутри которой помещен затвор.
КОРПУС имеет два конца для присоединения задвижки к трубопроводу. Внутри корпуса расположены, как правило, два седла (параллельно или под углом друг к другу). К уплотнительным поверхностям седел в положении «закрыто» прижимаются соответствующие поверхности затвора. Затвор перемещается в плоскости, перпендикулярной оси прохода среды через корпус, при помощи шпинделя или штока.
ШПИНДЕЛЬ с ходовой гайкой образует резьбовую пару, которая при вращении одного их этих двух элементов обеспечивает перемещение затвора в нужном направлении. Такое решение применяется при управлении задвижкой вручную или электроприводом. При использовании гидропривода шток совершает вместе с затвором только поступательное движение. ШПИНДЕЛЬ одним концом внутри корпуса соединен с затвором, а другим – проходит через крышку и сальник для соединения с элементом управления задвижкой.
СУЖЕННЫЕ ЗАДВИЖКИ не являются ухудшенным вариантом полнопроходных, как иногда это воспринимается заказчиком. На самом дело они являются одним из нормальных исполнений задвижек. Сужение прохода позволяет снизить усилия для управления задвижкой и уменьшить износ уплотнительных поверхностей. Некоторое увеличение коэффициента гидросопротивления, вызванное сужением, обычно практически не влияет на потери напора в трубопроводной системе, где установлены эти задвижки. Применение неполнопроходных задвижек нежелательно лишь на магистральных трубопроводах больших диаметров, а также полностью исключено в тех случаях, когда по условиям эксплуатации необходимо пропускать через задвижку очистные устройства.
Для задвижек параллельных, клиновых и шиберных уплотнение по шпинделю (штоку) осуществляется только одним способом – при помощи сальника, а у шланговых задвижек пережимной шланг – не только запорный орган, но и полностью изолирует внутреннюю полость задвижки от внешней среды, так что уплотнение по шпинделю просто не требуется.
Главной характеристикой задвижек следует считать конструкцию запорного органа. По форме затвора задвижки называют ПАРАЛЛЕЛЬНЫМИ, КЛИНОВЫМИ, ШИБЕРНЫМИ и ШЛАНГОВЫМИ.
В ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ЗАДВИЖКАХ уплотнительные поверхности двух седел в корпусе расположены параллельно друг к другу. Затвор состоит из двух дисков, которые в положении «закрыто» при помощи специального клинового грибка прижимаются к седлам, перекрывая проход рабочей среде через корпус.
В КЛИНОВЫХ ЗАДВИЖКАХ седла в корпусе расположены под небольшим углом друг к другу, а затвор представляет собой устройство в виде клина жесткого, упругого или двухдискового, который в положении «закрыто» плотно входит в пространство между седлами. В зависимости от условий эксплуатации заказчики отдают предпочтение тому или иному виду клина. Жесткий клин обеспечивает надежную герметичность запорного органа. Но для её обеспечения требуется повышенная точность обработки (включая индивидуальную пригонку) для совпадения угла клина с углом между седлами корпуса. Недостаток жесткого клина – в опасности заклинивания затвора и невозможности открытия задвижки в результате колебаний температур рабочей среды, износа или коррозии уплотнительных поверхностей.
В двухдисковом клине диски имеют возможность самоустановки относительно седел корпуса. Поэтому некоторые погрешности, допускаемые при изготовлении седел корпуса, не влияют на герметичность в положении «закрыто» при условии, что выдержана плоскостность уплотнительных поверхностей корпуса и дисков.
Двухдисковый клиновой затвор существенно снижает возможность заклинивания, которое свойственно жесткому клину. Двухдисковые клиновые задвижки, несмотря на некоторое усложнение конструкции, имеют ряд достоинств – малый износ уплотнительных поверхностей, высокая герметичность запорного органа, меньшее усилие, необходимое для закрытия.
Заметим, что клиновые двухдисковые задвижки, входящие в номенклатуру судовой арматуры, называют КЛИНКЕТНЫМИ.
ЗАТВОР С УПРУГИМ КЛИНОМ – модификация двухдискового, диски которого связаны между собой упругим элементом, способным изгибаться, обеспечивая плотный контакт между уплотнительными поверхностями в положении «закрыто». В этом затворе снижены возможности самоустановки дисков по сравнению с двухдисковыми, хотя и сохраняется способность компенсировать некоторые возможные в эксплуатации деформации корпуса от нагрузок трубопровода и колебаний температур. Достоинства упругого клина – не требуется трудоемкая пригонка затвора по корпусу (как для жесткого клина) и конструкция более простая, чем у двухдискового. Таким образом, упругий клин в определенной степени сглаживает недостатки двух других клиновых затворов.
Задвижки с шиберным односторонним затвором называют ШИБЕРНЫМИ ЗАДВИЖКАМИ.
Задвижки с таким запорным органом отличаются принципиально от конструкций, рассмотренных выше. Корпус не имеет седел, а затвор – уплотнительных поверхностей. Проход среды ведется через эластичный шланг – патрубок, вставленный в корпус и абсолютно изолирующий металлические детали конструкции от рабочей среды. Для перекрытия прохода шланг полностью пережимается под воздействием шпинделя (штока). Поэтому такие задвижки называют шланговые. Ранее эти изделия назывались «шланговые затворы». А задвижками их назвали потому, что шпиндель (шток) для закрытия или открытия прохода перемещается перпендикулярно к оси прохода среды, т. е. работает по принципу задвижки.
Следующая важная характеристика задвижек относится к месту расположения резьбовой пары шпиндель – ходовая гайка. Она может быть расположена внутри задвижки в рабочей среде или вынесена из зоны рабочей среды за пределы корпусных деталей.
В первом случае ходовая резьба находится внутри полости задвижки и при открывании шпиндель не выдвигается из крышки, сохраняя свое первоначальное положение по высоте. Такую задвижку называют ЗАДВИЖКА С НЕВЫДВИЖНЫМ ШПИНДЕЛЕМ. Ходовая гайка в этих задвижках соединена с затвором и при вращении шпинделя для открытия прохода как бы наворачивается на него, увлекая за собой затвор. В связи с тем, что шпиндель не меняет своего положения по высоте, на верхней части крышки делается устройство – указатель, позволяющий видеть, в каком положении находится затвор.
В другом случае резьба шпинделя и ходовая гайка расположены снаружи. Шпиндель нижним концом соединен с затвором и при вращении ходовой гайки для открытия задвижки совершает вместе с затвором только поступательное перемещение. При этом верхний конец шпинделя выдвигается на величину хода затвора. Задвижку с такой конструкцией резьбовой пары называют ЗАДВИЖКОЙ С ВЫДВИЖНЫМ ШПИНДЕЛЕМ.
Для возможности перемещения шпинделя ходовая гайка поднята над верхней частью крышки (а точнее над сальником) примерно на величину хода затвора в конструкции, которую называют бугельным узлом. В задвижках с выдвижным шпинделем часто делают «верхнее уплотнение» – устройство которое позволяет в положении «открыто» отключить сальник от воздействия на него давления рабочей среды. Оно представляет собой бурт на нижней части шпинделя, который упирается в фаску на крышке в начале отверстия, через которое проходит шпиндель.
На трубопроводах задвижки устанавливают с применением всех известных способов присоединений – РЕЗЬБОВЫМ, ФЛАНЦЕВЫМ, ПРИВАРНЫМ. Соответственно корпус задвижки имеет присоединительные концы муфтовые, фланцевые и под приварку. Наиболее распространенным является соединение ФЛАНЦЕВОЕ, оно используется для задвижек из любых материалов. ПРИВАРКА может применяться только для задвижек из сталей и титановых сплавов. МУФТОВОЕ – только для задвижек малых диаметров, предназначенных для определенных производств (шинное и некоторые другие).
По материалам корпусных деталей следует отметить только, что для задвижек из чугуна и алюминиевого сплава эти детали выполняются при помощи литья. Из литья делаются и задвижки стальные, но некоторые из них, а также задвижки из титановых сплавов изготавливаются методом сваривания заготовок, полученных штамповкой из листового проката. Такие задвижки называют ШТАМПОСВАРНЫМИ. По своим характеристикам эксплуатационным и прочностным они не уступают литым задвижкам. Наоборот, детали для корпусов и крышек этих задвижек изготавливаются из материала прочного и тщательно проконтролированного, качество которого выше, чем литье. При этом технология сварки и методы контроля сварных швов обеспечивают высокое качество корпусных деталей, позволяющее применять такие задвижки на ответственных объектах, включая атомную энергетику.
Что касается уплотнительных поверхностей, то они изготавливаются из любых материалов, применяемых для этих целей. Здесь и исполнения без колец из материала корпуса и затвора, и кольца из латуни (бр), и наплавка из коррозионностойкой стали (нж), и кольца из фторопласта (п), и, наконец, уплотнения из резины (р). Последнее исполнение делается для задвижек клиновых из чугуна и шланговых из алюминиевого сплава. Однако между ними есть существенная разница. В задвижках чугунных резиной покрывается клин (они называются «задвижки с обрезиненным клином»). А в шланговых – из резины изготавливается пережимной шланг, вставляемый в корпус.
Виды управления задвижками можно подразделить на РУЧНОЕ, МЕХАНИЧЕСКИМ ПРИВОДОМ и КОМБИНИРОВАННОЕ.
Наиболее часто применяется РУЧНОЕ УПРАВЛЕНИЕ. Закрытие и открытие задвижки производится вращением маховика соответственно по часовой и против часовой стрелки.
На задвижках с выдвижным шпинделем маховик устанавливается на ходовой гайке, как правило, на шпонке или в зависимости от усилия – на двух шпонках. Часто на чугунных задвижках (например – З0ч6бр) маховик крепится на ходовой гайке при помощи резьбы и сверху контрится гайкой. Здесь следует заметить, что резьба для контргайки выполняется “левая” для предотвращения ее отворачивания при открытии задвижки. Иногда вместо контргайки на резьбовой втулке выше маховика делают специальную канавку, в которую вкладывают разрезное пружинное кольцо. Такая конструкция тоже позволяет воспринимать усилие от маховика при открывании задвижки, но для четкой работы требует весьма тщательного изготовления всех элементов этого узла. Практика показывает, что это требование не всегда учитывается изготовителями задвижек и вызывает справедливые нарекания потребителей.
На задвижках с невыдвижным шпинделем маховик устанавливается с помощью шпонок или на квадрат непосредственно на шпинделе.
В тех случаях, когда применяется механический редуктор с цилиндрической или конической зубчатой передачей, выходной вал редуктора соединяется с ходовой гайкой или шпинделем задвижки, а маховик устанавливается на приводном валу редуктора.
Ручное управление может быть МЕСТНЫМ (его элементы устанавливают непосредственно на задвижке) либо ДИСТАНЦИОННЫМ. Напомним, что всякий электропривод имеет в своем составе ручной дублер, позволяющий манипулировать затвором задвижки при отсутствии электропитания привода. При этом ручной дублер может использоваться в качестве механизма ручного управления как местного (от встроенного электропривода), так и дистанционного (от колонкового электропривода). В последнем случае на задвижке устанавливается специальная шарнирная муфта. Иногда оба элемента управления – маховик и шарнирная муфта сочетаются в одной конструкции, позволяя осуществлять и местное, и дистанционное управление. Эти элементы применяются также в комбинации с редуктором, позволяющим снижать усилия для управления задвижкой.
Иногда смешивают понятия:
Очевидно, что под термином дистанционное управление следует понимать управление задвижкой или другой арматурой при помощи механических передач от колонкового привода, расположенного на расстоянии (иногда весьма значительном) от управляемой арматуры.
При управлении задвижками механическими приводами, как правило, применяются многооборотные электроприводы, передающие крутящий момент на резьбовую пару шпиндель – ходовая гайка. Следует обратить внимание на обязательное применение электроприводов с двусторонней муфтой ограничения крутящего момента для комплектации задвижек с выдвижным шпинделем, имеющих верхнее уплотнение. В некоторых случаях применяются гидравлические приводы, при использовании которых шпиндель в задвижке заменяется штоком, совершающим возвратно-поступательное движение под воздействием непосредственно от выходного элемента привода. Примером таких задвижек с гидроприводами служат 30ч706бр и 30ч715бр, выпускаемые Георгиевским арматурным заводом.
Итак, в ЗАДВИЖКАХ затвор, имеющий форму клина или диска (дисков), перемещается, как и в клапанах, возвратно-поступательно, но перпендикулярно оси потока. При этом закрывается или открывается проход рабочей среды через кольцевые седла корпуса.
В зависимости от конструкции запорного органа задвижки делятся на ПАРАЛЛЕЛЬНЫЕ, КЛИНОВЫЕ и ШИБЕРНЫЕ.
В ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ задвижках седла корпуса и соответственно два диска затвора располагаются параллельно друг другу. Прижатие затвора к корпусу в положении «Закрыто» происходит, как правило, за счет клинового устройства, помещенного между дисками затвора. В КЛИНОВЫХ задвижках седла корпуса расположены под углом друг к другу. Затвор выполнен в виде клина (жесткого или упругого) или двух дисков, расположенных под углом. Имеются также задвижки с одним плоским диском, работающим с использованием самоуплотнения. Такие задвижки называют ШИБЕРНЫМИ.