Принцип действия и виды задвижек для трубопроводов

Сферы применения задвижек

Клиновые задвижки устанавливают в конце трубопровода, а также в местах перекрытия движения рабочей среды для выполнения технологических и аварийных работ.

Этот вид запорной аппаратуры изготавливают в широком диапазоне условных диаметров и рабочих давлений под все типоразмеры трубопроводов, поэтому они используются в различных трубопроводах.

Задвижки с упругим клиновым затвором обеспечивают надежное перекрытие скоростных потоков и способны работать под высоким давлением.

Нашли применение в нефтяной и газовой промышленности.

Задвижки этого типа используют химические предприятия, имеющие технологические линии по прокачке агрессивных растворов.

Хозяйствам горячего теплоснабжения подходит разделительная клиновая задвижка, затвор которой разделен на 2 части, для увеличения диапазона смещения. Это позволяет компенсировать тепловые расширения. Можно применять на паровых линиях.

Несмотря на то, что функционал задвижек такого типа ограничен только двумя основными действиями – перекрытие и регулирования потока рабочей жидкости или газа – они находят самое широкое применение в различных сферах народного хозяйства.

Чаще всего шиберные задвижки используются в следующих областях:

  • Коммунальное хозяйство. Арматуру монтируют на городских сетях водоснабжения и водоотведения, а также устанавливают на трубопроводах, по которым осуществляется транспортировка теплоносителей, питьевых, технических или сточных вод;
  • Нефтегазовая сфера. Благодаря своей надежности затворы являются важным элементов нефте- и газодобывающего оборудования, а также применяются на магистральных трубопроводах при транспортировке и переработке углеводородов;
  • Добыча и обогащение полезных ископаемых. Наиболее широко шиберные задвижки применяются на перерабатывающих и обогатительных фабриках – в трубопроводах и оборудовании для транспортировки, измельчения, сортировки, обогащения и т.д.;
  • Химическая и пищевая промышленность. Задвижки используются на производственных линиях при изготовлении широкого спектра химической и пищевой продукции. В этих сферах обычно используются узлы, изготовленные из высокопрочных инертных материалов, не подверженных коррозии и обеспечивающих высокую степень герметизации среды;
  • Производство строительных и отделочных материалов. Наиболее широко такие элементы применяются на цементных заводах и в оборудовании по его транспортировке. Благодаря своей высокой прочности и надежности этот тип запорной арматуры исключает потери сырья и материала на всех этапах переработки и производства;
  • Электроэнергетика. Задвижки устанавливаются на трубопроводах атомных, тепловых и гидроэлектростанций, обеспечивая регулировку жидкости охладительного контура.

Кроме того, арматура может применяться и в других сферах, где присутствуют трубопроводы большого диаметра или с большим давлением/скоростью потока.

Конструкция

Принцип действия и виды задвижек для трубопроводов

Конструктивно шиберная задвижка представляет собой обычную заслонку (затвор) – плоскую или клиновидную в сечении – которая перекрывает поток жидкости (газа) перпендикулярно его течению. В зависимости от своего положения элемент может закрывать трубопровод полностью или частично.

Устройство шиберной задвижки предполагает также наличие дополнительных элементов – помимо самого ножа (шибера) – стойки, шпинделя, маховика, уплотнителей. Все вышеперечисленные элементы крепятся к корпусу или располагаются внутри него.

1.на участке, где врезают трубу в общую водопроводную систему.

2.на магистралях с кольцевым строением, также на стояках.

3.внизу пожарного гидранта.

4.как поворотные затворы, чтобы перекрывать участки для ремонта.

5.чтобы обеспечить безопасную работу на насосных станциях.

Принцип действия и виды задвижек для трубопроводов

Детали запорной арматуры

1.корпус и крышку. Внутри корпуса располагаются основные элементы устройства. В основном корпус производят чугунный либо стальной, устройство скрепляют с остальными частями системы посредством фланцев либо сварочным способом.

Зато сварочный метод обеспечивает максимальную надежность соединению. Как правило, в водопроводных системах применяют сварку.

2.узел запорного механизма включает направляющую с затвором. Направляющая входит в корпус изделия, тем самым обеспечивается надежность устройства, его точность. Затвор покрывают слоем против образования коррозии.

3.узел с элементом управления. Управление механизмом осуществляется с помощью вентиля (винтовой шток) с маховым колесом, резьбовой втулкой для удобства прокручивания затвора. Элемент управления располагают сверху устройства, каждая деталь имеет свой металлический кожух. Узел и корпус скрепляют посредством фланцев.

4.бугельный элемент обеспечивает расположение соединению штока с гайкой за главным корпусом. На соединение не влияют негативные факторы от перемещения жидкости, к примеру, с высокой температурой.

Принцип действия

Говоря о том, из чего состоит шиберная задвижка, следует отметить ее следующие основные составляющие:

  • Стойка, через которую проходит шпиндель с прикрепленным к нему маховиком. Эти элементы обеспечивают движение элемента и перекрытие потока рабочей жидкости или газа;
  • Шибер – то есть сама заслонка, которая может иметь различную форму и конструкцию – в зависимости от типа конкретной запорной арматуры;
  • Уплотнительные элементы, которые обеспечивают герметизацию узла. Они могут располагаться на шибере или корпусе – за ножом по ходу движения среды. В последнем случае герметизация обеспечивается за счет прижатия заслонки давлением рабочей жидкости;
  • Сальник. Задача этого элемента – обеспечивать герметичность верхней части узла;
  • Корпус – тройник с центральным расширением. Часто выполняется разборным или с крышкой – для доступа к запорному механизму.

Задвижка перемещается по специальным направляющим (салазкам) внутри корпуса элемента. Она приводится в движение вращением маховика и посредством штока. Перемещаясь по направляющим, затвор частично или полностью перекрывает поток. Сама она при этом прижимается образующимся внутри трубопровода давлением к направляющим и уплотнителям, что обеспечивает герметичность узла.

Принцип действия и виды задвижек для трубопроводов

Основные детали клиновых задвижек

  • корпус,
  • затвор,
  • шток,
  • штурвал,
  • сальниковый узел,
  • крышка корпуса,
  • направляющий диск.

Устройство работает по принципу винтового домкрата: вращение штурвала влево перемещает шток вверх вместе с затвором.

Направляющий диск (их два по обе стороны затвора) запрессован в посадочное гнездо под углом. Оба диска образуют форму клина. Положение между направляющими дисками занимает круглый плоский затвор. Такая конструкция обеспечивает герметичное перекрытие потока, даже при высоких давлениях и скорости.

По способу линейного перемещения клинового затвора задвижки бывают с выдвижным и невыдвижным штоком.

Задвижка с выдвижным штоком позволяет контролировать положение затвора по выдвинутой части штока во время вращения штурвала.

Линейное перемещение штока действует по принципу винтового домкрата, используя вращение штурвала. Шток при этом выдвигается вверх, увлекая затвор, который скользит вдоль пластин, заходит в пространство корпуса под крышкой.

Вращение открытия выполняют влево. Закрытие по часовой стрелке – вправо.

Сальниковое уплотнение прижимается крышкой, которая упирается в прижимную втулку, надетую на шток. Если поджать гайки, то крышка упрется в прижимную втулку, которая будет поджимать сальники штока.

Чтобы открыть затвор — производят вращение штурвала по часовой стрелке. Конструкция уменьшает длину штока, убрав винтовую часть внутрь корпуса.

При использовании задвижки с невыдвижным штоком при вращении маховика трудно определить позицию затвора, поэтому перед монтажом важно проверить число оборотов от позиции «закрыто» до «открыто», затем нанести на штурвале стрелку вращения, позицию, число оборотов для удобства использования.

Принцип действия задвижки с не выдвигающимся штоком напоминает работу съемника: винтовая часть штока вворачивается в затвор, и он по направляющим дискам входит в пространство корпуса под крышку.

1.с помощью оператора либо электропривода придают движение маховому колесу.

2.наличие резьбового соединения обеспечивает движение штока.

Принцип действия и виды задвижек для трубопроводов

3.затвор с помощью штока перемещается, направляющая контролирует движение.

4.корпус перекрывается при помощи затвора, и жидкость перестает поступать в трубопровод.

Чтобы возобновить подачу воды, надо маховик развернуть в противоположном направлении.

Изношенные механизмы для затворов не ремонтируются, они подлежат замене.

Положительные стороны устройства.

Самым главным достоинством запорной задвижки считается ее низкая цена, поэтому устройство популярно по всему миру.

Обозначение шиберных задвижек

Разновидности запорных задвижек, их классификация.

1.классификация по месту установки. Задвижки различаются от способа монтажа: над землей либо под землей, с применением смотрового колодца либо без него, внутри здания либо снаружи.

2.классификация по сейсмостойкости: задвижки устойчивы к колебаниям земли в пределах от шести до десяти баллов.

3.классификация по особенностям климата: задвижки устойчивы к высоким температурам, их можно устанавливать в регионах с разными климатическими условиями.

4.по типу крепления к системе: с помощью фланцев, сварочным методом либо комбинированным.

5.по типу комплектующих элементов: литой тип, штампосварной тип, литосварной тип либо листовой тип.

6.по типу управления: ручной тип либо электроприводной тип.

1.устройство, имеющее выдвижной шпиндель. Прокручивая маховик, шпиндель отходит вверх, позволяя штоку выйти наружу.

2.устройство, оснащенное подвижным валом, который не выдвигается. Отличается небольшим размером, поэтому удобен для установки в водопроводах.

Устройство представляет собой затвор, имеющего форму диска либо клина, который передвигается вокруг корпусного седла, оставаясь перпендикулярно движению воды.

1.чугунные задвижки, которые используют для трубопроводных систем, по которым постоянно движется вода, два положения задвижки регулируют подачу воды: открыто либо закрыто. Изделия бывают только ручного управления, вращение механизма опускает затвор до исключения просвета в трубе. Максимальный напор для качественной работы должен быть равен не более одной атмосферы. К системе чугунную задвижку присоединяют при помощи фланцев.

2.стальные задвижки выдерживают значительные перепады давления и температуры, противостоят воздействию агрессивной среды. К трубе стальную задвижку присоединяют посредством муфты либо фланцев.

Оба типа задвижек подвергаются ремонту.

1.клиновая задвижка.

2.параллельная задвижка.

3.шланговая задвижка.

4.шиберная задвижка.

Клиновая задвижка.

Параллельная задвижка. Седла внутри устройства располагаются параллельно относительно друг друга. Надежность такого механизма более низкая, но достаточная для установки во многих сферах.

В отличие от клиновой задвижки имеет простую конструкцию. Параллельные элементы легче произвести, поэтому почти исключена погрешность и ошибки.

Изделия выпускают с двумя видами шпинделя. Выдвижной шпиндель гарантирует больший срок эксплуатации, не выдвижной шпиндель делает устройство наиболее компактным.

Задвижки имеют разную длину и сечение отверстия, потому устройство легко подобрать по размеру.

Шланговая задвижка. Конструкция задвижки имеет кардинальные отличия от других видов. Внутри устройства нет затвора с седлами. Остановка подачи жидкости осуществляется. Когда пережимается гибкий шланг, который встроен в корпус.

Стальные детали не контактируют с транспортируемой жидкостью и обеспечивает долговечность устройству.

При выборе данного типа механизма стоит тщательно подбирать тип резины, который отличается для различных трубопроводов.

Задвижки подходят для систем, по которым движется жидкость вязкой и агрессивной консистенции.

Шиберная задвижка. Конструкция задвижки напоминает параллельную, только для остановки воды применяют шибер, а не два седла. Устройство обладает самым низким уровнем надежности, поэтому его можно устанавливать в трубопроводах, которые не требуют сто процентную герметичность. Например, в канализации и подобных систем, перемещающих жидкость с примесями.

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.

Плюсы и минусы клиновых задвижек

Смотреть видео

Главное достоинство клинового приспособления для перекрытия потока жидкости в водопроводной трубе – расположение седел под малым уклоном. Таким образом, подвижный элемент принимает форму жесткого, двухдискового или упругого клина. В любом случае в закрытом состоянии клин плотно входит между седлами, обеспечивая абсолютную герметичность системы. Выбирается же тип запорного элемента в зависимости от области применения.

Клин, состоящий из двух дисков, не требует максимальной точности при изготовлении (в отличие от жесткого элемента), при этом обеспечивая достаточную герметичность. Главный недостаток такого элемента – более сложная конструкция, влияющая на стоимость готового изделия.

Упругий клин сочетает в себе достоинства первых двух видов: простота конструкции и обеспечение герметичности в случае неточности при подборе устройства.

В отличие от клинового устройства в параллельных водопроводных запорных устройствах для перекрытия трубы поверхности седел расположены параллельно друг другу. Надежность такой системы несколько ниже, однако ее вполне достаточно для большинства сфер применения.

Главное достоинство параллельного приспособления (в сравнении с клиновым) – простота конструкции (детали, расположенные параллельно гораздо проще изготовить, а значит, вероятность погрешности и ошибки минимальна).

Параллельные водопроводные приспособления могут быть как с выдвижным, так и с не выдвижным шпинделем. Первый вариант является более долговечным, так как резьбовое соединение не контактирует с перемещаемой средой, второй – более компактный.

сфера применения

Диаметр проходного отверстия и длина устройства могут быть различными, поэтому вы всегда сможете подобрать оптимальный вариант для своей системы.

Задвижка Лудло

Задвижка Лудло – это параллельное двухдисковое устройство с распорным клином, повсеместно используемые во всем мире более 150 лет. Название устройства произошло от имени компании, которая впервые поставила его на рынок – Ludlow Valve Manufacturing Company.

Такие устройства изготавливаются исключительно из чугуна и отличаются предельной долговечностью (более 100 лет). В нашей стране производство налажено с 80х годов прошлого столетия в Санкт-Петербурге.

Шланговые задвижки

Строение шланговой водопроводной задвижки кардинально отличается от устройства запорной арматуры остальных видов. В конструкции элемента нет седел и затвора, перекрывание среды происходит за счет пережима эластичного шланга, находящегося в корпусе запорного элемента.

Основное достоинство такой системы – исключение контакта стальных деталей с перемещаемой средой, что положительно влияет на долговечность приспособления. Главное – при выборе шланговой арматуры – правильно подобрать марку резины. Выбор зависит от области применения, чаще всего такие приспособления используются на трубах, по которым перемещаются агрессивные и вязкие жидкости.

Шиберные устройства

Устройство шиберной задвижки практически идентично параллельной. Единственное отличие – использование одного шибера вместо двух седел для перекрытия трубы. Такое устройство является наименее надежным из всех представленных, поэтому используется только в системах, не требующих абсолютной герметичности (например, канализация и другие системы с большим количеством примесей).

Фото – Водопроводные задвижки для перекрытия трубы

Смотреть видео

Простая конструкция не вызывает сложностей в использовании, управление не требует особых усилий. При этом популярность клиновых задвижек объясняется целым рядом достоинств:

  • точное позиционирование положения «открыто» и «закрыто»;
  • перекрытие даже высокоскоростных потоков;
  • герметизация канала без дополнительных усилий на маховике;
  • перепад давления в открытом положении почти не изменяется;
  • в открытом положении затвор расположен выше потока жидкости и не разрушается абразивными частицами.

При всем этом, конструкция имеет свои минусы:

  • требует дополнительное место для размещения поднятого затвора;
  • ручное управление открытием-закрытием происходит медленно;
  • в открытом положении в пространство между направляющими дисками часто попадают твердые отложения, что препятствует герметичному закрытию задвижки;
  • не подходит для регулирования движения рабочей среды;
  • подвержена вибрации в частично открытом состоянии;
  • есть сложности в выполнении притирки и шлифовки внутренних деталей.

Чтобы не ошибиться в выборе нужного запорного устройства, надо предварительно составить схему будущих коммуникаций, определить условия эксплуатации.  При выборе важно учитывать условия, при которых используются запорные устройства.

Для работы при низких показателях давления подойдут чугунные сплавы, для средних давлений и при работе с агрессивными средами используют задвижки из бронзы и сплавов цветных металлов, для работы под высоким давлением — стальные.

Название детали Материалы для изготовления
1 Корпус Углеродистая сталь Нержавеющая сталь
30лс76нж, 30лс41нж, 08Х18Н10 (10Х17Н13М2Т, 12Х18Н10Т, для агрессивных сред)
2 Крышка 30лс41нж, 30лс541нж 08Х18Н10, 12Х18Н10Т
3 Затвор, диски 30лс76нж, 30лс41нж, 30лс541нж 10Х17Н13М2Т, 12Х18Н10Т
5 Шток 30лс76нж, 30лс41нж, 30лс541нж 10Х17Н13М2Т, 12Х18Н10Т
6 Болт 30лс41нж, 30лс541нж 03Х18Н11
7 Шпильки 30лс41нж, 30лс541нж 03Х18Н11
8 Втулка штока 3% C, от 13,5% до 36% Ni, иногда меди до 6,5% и хрома (иногда высокого сплава, такого как никель), молибдена, кремния
10 прокладка Графит, фторопласт
11 сальник Графит, фторопласт,

Различают 3 типа клиновых задвижек по конструкции затвора и седла.

  1. Конструкция с твердым клиновым затвором востребована из-за простоты и прочности. Задвижка устанавливается в трубопроводах, подходит для жидкостей с низким содержанием твердых примесей. Это практичный вариант запорной арматуры для турбулентного потока.
  2. Гибкий клиновой затвор представляет собой цельный диск с разрезом по периметру для получения возможности изменить угол между пластинами седла. Узкий разрез дает гибкость, сохраняя прочность. Глубокий и широкий разрез или литая втулка, оставляет мало материала в центре, что обеспечивает гибкость, но прочностные характеристики затвора снижаются.
  3. Разделительные клиновые задвижки (рисунок 3) имеют самонастраивающиеся посадочные поверхности. Тип клина подходит для работы с газами и жидкостями, включая коррозионные, при нормальных и высоких температурах.

По типу затвора различают:

  • Задвижки с твердым клиновым затвором для обвязки систем тепло водоснабжения необъятного ЖКХ занимают лидирующую позицию в использовании. Их устанавливают в технологических колодцах для отключения аварийных участков.  Широкий размерный ряд по давлению, присоединительным элементам, материалам изготовления обеспечивают оптимальный подбор нужного запорного устройства.
  • Задвижки с упругим клиновым затвором обеспечивают надежное перекрытие скоростных потоков и способны противостоять высоким давлениям. Они нашли применение в нефтяной и газовой промышленности, для обустройства трубопроводных линий высокого давления. Размерный ряд DN (ДУ) и рабочее давление указывают при выборе задвижки.

Разновидности

В зависимости от формы затвора различают несколько разновидностей. Наиболее распространенными являются клиновидная и ножевая. Каждая из них в свою очередь может иметь разную конструкцию. Так клиновидный затвор может быть цельным или изготавливаться из двух соединенных под определенным углом дисков. Преимущества задвижки такого типа в высокой надежности и способности выдерживать большое давление рабочей среды.

Ножевой затвор представляет собой пластину относительно небольшой толщины. Принцип работы шиберной задвижки такого типа схож с принципом ножа – затвор опускается и как бы «разрезает» поток жидкости или газа. Для повышения надежности и герметичности узла ножей может быть несколько. На нашем сайте доступны для заказа шиберно-ножевые задвижки CMO.

Также шиберная арматура может различаться по принципу приведения заслонки в движение: ручная, электрическая, пневматическая.

  • Первые – наиболее простые и надежные, но область их применения ограничена жидкостями и газами небольшой плотности с малой скоростью движения.
  • Электрические могут применяться на крупных трубопроводах и магистралях. Их единственным недостатком является энергозависимость.
  • Задвижки с пневматическим приводом самые сложные по конструкции, но позволяют работать практически с любыми средами и обеспечивают тонкую регулировку потока.

Вне зависимости от конструкции все виды арматуры присоединяются к трубопроводу классическими типами соединений: фланцевыми, межфланцевыми или под сварку. При фланцевом и межфланцевом соединении рекомендуют использовать уплотнительные проставки.

Требования к запорной арматуре

Повышенные требования к запорной арматуре определены высокими давлениями в трубопроводе и условиями пользования. На опасных производственных объектах запорная арматура сертифицирована.

К ней поставляется ЗИП, куда входят сменные узлы и детали: прокладки из фторопласта, кольца для герметизации соединений трубопроводов высокого давления, крепежная арматура, другие детали.

На корпусе задвижки указывается размер и давление, на которое рассчитана задвижка. Могут быть буквы, обозначающие тип арматуры, например, ЗКЛ2-150-14 означает: задвижка клиновая литая. 2-модификации, условный диаметр 150 мм, давление 1,4 МПа.

Остальные данные указываются в техпаспорте изделия.

Кроме этих стандартов, есть международные: API, BS, MSS, ASME.

Например, API 600 представляет собой стандартную спецификацию для стальных задвижек с фланцевыми или стыковыми концами и болтовыми крышками, которые предназначены для применения в тяжелых условиях эксплуатации, таких как нефтеперерабатывающий завод и связанные с ним применения.

Достоинства водопроводных задвижек

В сравнении с другими типами запорной арматуры, шиберная задвижка имеет ряд преимуществ по принципу работы, устройству, техническим и эксплуатационным качествам. Среди основных достоинств следует отметить:

  • Простота и надежность конструкции, что существенно упрощает ее монтаж и эксплуатацию;
  • Высокая степень герметичности даже при работе с агрессивными и химически активными средами;
  • Долгий срок службы, благодаря отсутствию застойных зон и способности к самоочищению;
  • Быстродействие и универсальность, что дает возможность применять такую арматуру практически в любой промышленной и бытовой сфере.

Высокие эксплуатационные характеристики в сочетании с доступной стоимостью делают шиберную арматуру оптимальным и экономически выгодным решением для сфер, где основными требованиями являются высокая надежность и безопасность.

Хиты продаж:

Смотреть видео

Данное приспособление не содержит сложных элементов, поэтому вероятность его поломки минимальна. Кроме того, при износе или повреждении какой-либо детали замена происходит достаточно быстро, что важно для водоснабжения, используемого круглосуточно.

Длина данного приспособления не превышает нескольких сантиметров, поэтому они являются оптимальным вариантом для установки в ограниченном пространстве (например, в колодце).

  • Обширная сфера применения.

Водопроводные запорные устройства могут быть использованы для трубопроводов, изготовленных из любых материалов и используемых для любых целей.

Фото – Водопроводная задвижка в разрезе

После установки водопроводной запорные устройства можно менять направление движения жидкости, переворачивать элемент нет необходимости.

  • Малое гидравлическое сопротивление.

При проектировании системы водоснабжения нет необходимости учитывать гидравлическое сопротивление, создаваемое водопроводной арматурой для остановки движения жидкости в трубе, так как оно практически равно нулю. Главное – следить за тем, чтобы открытие происходило полностью. В противном случае возможно не только создание существенного гидравлического сопротивления (способного повлиять на работоспособность системы водоснабжения), но и быстрый износ запорного элемента.

  • Возможность установки на трубопроводы, по которым перемещается жидкость с высокой температурой.

Максимальная температура перемещаемой среды – 565 °С.

Водопроводные запорные устройства выпускаются диаметром от 40 до 2000 миллиметров, поэтому могут быть использованы абсолютно во всех системах.

Данный элемент (в отличие от других видов запорной арматуры) позволяет добиться максимальной герметичности.

Данное приспособление способно сдерживать жидкость с рабочим давлением до 25 Атмосфер.