Устройство и принцип работы задвижки

Устройство и принцип работы задвижки

Принцип работы клиновой задвижки зависит от того, выдвигается ли у устройства клин. Наиболее распространенным видом запорной арматуры этого класса является та, у которой шток не выдвигается. У таких конструкций винтовая часть располагается внутри, и они работают по принципу домкрата. Клиновые задвижки с выдвижным устройством позволяют регулировать положение затвора.

Принцип работы клиновой задвижки прост, а ее устройство наделяет оборудование надежностью и долговечностью, поэтому сфера применения запорной арматуры достаточно широка. Задвижки могут иметь разный размер и доходить до 2 м в диаметре. Их можно устанавливать и на внутридомовые системы, и на магистральные трубопроводы.

Работать клиновые задвижки способны в широком диапазоне давлений и температур. Их можно использовать в системах с давлением до 2 МПа и при температуре свыше 500 градусов. Они подходят для контакта с жидкими и газообразными рабочими средами, а также выдерживают воздействие агрессивных веществ, в частности нефти и нефтепродуктов.

Устройства с клиновой задвижкой могут управляться:

• вручную,
• автоматически.

Задвижки клиновые с ручным устройством управления проще и дешевле. Их монтируют на легкодоступных участках трубопроводов. Автоматизированную запорную арматуру устанавливают в удаленных или труднодоступных местах, куда тяжело или долго добраться при необходимости регулирования или перекрытия потока жидкости или газа.

Принцип работы клиновых задвижек

Типовое устройство клиновой задвижки представлено на рисунке.

На конструкции клиновой задвижки цифрами обозначены:

1. корпус;
2. крышка;
3. шпиндель;
4. клиновой запирающий элемент;
5. направляющие клина;
6. гайка;
7. втулка с 0-образными сальниками;
8. 0-образные сальники;
9. резиновая манжета;
10. кольцо;
11. пыльник;
12. прокладка;
13. болты крепления крышки;
14. защитное кольцо;
15. шайбы.

Принцип работы клиновой задвижки зависит от того, выдвигается ли у устройства клин. Наиболее распространенным видом запорной арматуры этого класса является та, у которой шток не выдвигается. У таких конструкций винтовая часть располагается внутри, и они работают по принципу домкрата. Клиновые задвижки с выдвижным устройством позволяют регулировать положение затвора.

Что касается материалов, то конструкция клиновой задвижки может быть изготовлена из стали или чугуна. Выбирать изделия необходимо, опираясь на особенности рабочей среды и характеристики трубопровода.

Принцип работы задвижки с выдвижным штоком (шпинделем). В плоском затворе неподвижно зафиксирован резьбовой шток который образует рабочую пару с ответной гайкой закреплённой на маховике. Маховик крепится на корпусе задвижки, таким образом, что может вращаться вокруг своей оси и оси штока.

Основным конструктивным отличием задвижек от запорной арматуры других типов, является поступательное (вверх/вниз) перемещение затвора вдоль направляющих предусмторенных в корпусе, в плоскости перпендикулярной оси трубопровода.

Принцип работы задвижки с выдвижным штоком (шпинделем). В плоском затворе неподвижно зафиксирован резьбовой шток который образует рабочую пару с ответной гайкой закреплённой на маховике. Маховик крепится на корпусе задвижки, таким образом, что может вращаться вокруг своей оси и оси штока.

Вращение маховика через закреплённую в нём гайку, по резьбе, преобразуется в поступательное перемещение штока и соответственно затвора. В крайнем нижнем положении затвор полностью перекрывает поток, а в крайнем верхнем положении полностью открывает его, перемещаясь в камеру расположенную за периферией потока, шток при этом поднимается над маховиком.

Принцип работы задвижки с невыдвижным штоком. Резьбовой шток жёстко закреплён на маховике, а ответная гайка неподвижно зафиксирована в корпусе затвора. Вращение маховика и штока через резьбовую гайку преобразуется в поступательное перемещение затвора. В крайнем нижнем положении затвор полностью перекрывает поток, а в крайнем верхнем перемещается в камеру расположенную за периферией потока, шток же при этом перемещается внутрь затвора.

Герметичность перекрытия потока обеспечена уплотнением типа метал/метал, а в случае использования обрезиненных затворов — резина/метал.

Для управления задвижками небольшого диаметра (до DN150) применят маховики, а для задвижек большего типоразмера — редукторные приводы. При необходимости дистанционного управления задвижка может быть оснащена электрическим приводом.

Клиновые задвижки обеспечивают герметичность перекрытия, требуют небольшого усилия для достижения максимального уплотнения. В то же время, уплотнительные поверхности затвора быстро изнашиваются, конструкцию отличает относительная сложность подгонки направляющих для центрирования клина. Устройства применяют в водоснабжении, нефтегазовой промышленности.

Задвижка шиберная: принцип работы

Затвор прибора имеет вид плиты или острой ножевой пластины. Принимая положение «закрыто», шибер отсекает потоки рабочих сред. Это позволяет применять прибор в работе с загрязненными механическими примесями средами, а также при высоком давлении в трубопроводе. Острые концы затворной детали обрамляются уплотнителями, повышающими ее устойчивость к износу.

Фотография шиберной задвижки

Шиберные задвижки используют в системах с низкими требованиями к непроницаемости перекрытия. Арматура обладает малым гидравлическим сопротивлением. Сферы применения включают: химическую, целлюлозно-бумажную, пищевую, нефтяную, энергетическую, горнодобывающую промышленность; очистительные сооружения.

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.

Главные конструктивные элементы арматуры:

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

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:

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 с обрезиненным клином являются модификацией клиновых задвижек. Задвижки с обрезиненным клином имеют гладкий полный проход, благодаря чему в момент перекрытия рабочего потока не возникает сильного трения. Обрезиненный клин задвижки призван обеспечивать высокие показатели герметичности и прочности, а также бесперебойную работу запорной арматуры, даже при резких перепадах температурного режима. Еще одна черта, характерная для задвижек такого типа, — низкие крутящие моменты при управлении.

Сферы применения задвижек:

Задвижки используются преимущественно в магистральных трубопроводах, в системах жилищно-коммунального хозяйства, газо- и водоснабжения, нефтепроводах, объектах энергетики и многих других, для перекрытия рабочих сред с высокой температурой и давлением.

Компания Мастерпром реализует задвижки, классифицируя их по сферам применения: отопление, теплоснабжение и ГВС, холодное и питьевое водоснабжение, канализация и водоотведение, пожаротушение, бумажно-целлюлозная промышленность, трубопроводы нефтепродуктов, абразивных материалов, промышленных жидкостей. Производители задвижек Jafar, Stafsjo, Hawle, Orbinox, МЗТА, Гранар находятся на рынке трубопроводной арматуры достаточно давно, качество продукции и сроки поставки оправданы умеренными ценами, вся продукция сертифицирована и соответствует международным стандартам.

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

Устройство и принцип действия

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

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.

Обратите внимание! Сальниковый узел надо периодически поджимать, потому что уплотнение изнашивается. Если этого не делать появятся пропуски через сальниковый узел. Выдвижной шток контролируется высотой хода.

Задвижка с невыдвижным штоком

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.

Конструкция чугунной задвижки достаточно простая и состоит из таких элементов:

Чугунная задвижка – очень популярная разновидность запорной арматуры, которая позволяет надежно перекрыть поток. Она широко применяется в различных типах трубопроводов – для транспортировки воды, газов, нефтепродуктов, других жидких и газообразных сред в промышленности, коммунальном, сельском хозяйстве, энергетике и т.д. Такое распространение изделие получило благодаря простой и надежной конструкции, а также долговечности и универсальности.

При анализе особенностей задвижек Hawle можно сделать вывод об их высоком качестве. Именно поэтому на них останавливают свой выбор многие профессионалы.

Монтаж

На сегодняшний день используется несколько способов монтажа и установки клиновой задвижки. Выбор одного из них напрямую зависит от материала. Фланцевый вариант крепится болтами, а чугунный – фланцами. Стальная клиновая система обрабатывается сваркой. Допускается также применение фланца.

Запор изделий зависит от основных свойств системы. В процессе монтажа подразумевается несколько этапов:

Установку системы допускается производить только в горизонтальном положении. Важно уделить внимание выбору прокладок и уплотнения. Они должны в точности совпадать с размером фланца. Болты также подбираются согласно диаметру основы.

На сегодняшний день клиновые задвижки можно найти в широком ассортименте. Их производством занимаются крупнейшие заводы РФ. Выбор конструкции напрямую зависит от ее предназначения и дальнейших условий эксплуатации. При давлениях до 1 единицы система сможет проработать в течение долгого периода времени.

При выборе изделия авторитетным считается только мнение специалиста. Благодаря ему удастся создать условия эксплуатации, в которых вероятность аварии будет сведена к минимуму. Выбор вариантов труб и связующего элемента также напрямую зависит от свойств вещества, которое будет по ним передвигаться.

Клиновое устройство упростило жизнь человека сразу в нескольких сферах хозяйствования. Без него сложно представить нормальное функционирование коммунальных служб. Также элемент используется для беспрерывной подачи строительных смесей.

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.

Разновидности

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.

В данных устройствах поверхности седел и затворного диска параллельны, при опускании диск (шибер) герметично перекрывает проход за счет давления на его поверхность проводимой среды. К недостаткам относят большие энергозатраты на перемещение в результате трения уплотнительных колец седла и шибера на всем пути движения и соответственно повышенное истирание герметизирующих поверхностей. Используется при пониженных требованиях к герметичности, легко обслуживается и ремонтируется.

Шланговые

При транспортировке агрессивной химической среды в системе, задвижки должны иметь высокую защиту от коррозии — лучшим вариантом в этом случае является использование устройств шлангового типа. Узел имеет рабочий канал в виде эластичного гибкого шланга, который при перекрытии потока сжимается в средней части.

Рис. 11 Шланговый тип задвижки – принцип действия

Клин может быть жестким, упругим или двухдисковым. Жесткий клин представляет собой цельную деталь конусообразной формы. Двухдисковый затвор представляет собой цельную деталь из двух образующих клин (соединенных под углом) дисков. Упругий клин аналогичен двухдисковому с той разницей, что диски соединены между собой упругим элементом, за счет чего они имеют определенную подвижность. Эта подвижность позволяет обеспечить плотный контакт дисков с седлом, что повышает герметичность задвижки.

Задвижка — запорная трубопроводная арматура, в которой затвор движется вдоль уплотнительных колец седла корпуса перпендикулярно оси потока среды. Чтобы понять это определение, следует подробно рассмотреть устройство рабочего органа задвижки.

Задвижки широко используются на всех типах технологических и магистральных трубопроводов.

Конструкция и принцип работы задвижки

Рабочий орган задвижки, который был рассмотрен выше, располагается внутри полости корпуса изделия. Следует отметить, что в задвижке, как правило, два седла. Сверху корпус закрывает крышка. Соединение между крышкой и корпусом обычно фланцевое. Также от корпуса отходит два присоединительных патрубка, через которые задвижка присоединяется к трубопроводу. Присоединение чаще всего разъемное фланцевое, реже — муфтовое или неразъемное сварное. Затвор, равно как и седло, снабжен уплотнительными поверхностями.

Чтобы затвор перемещался, он подсоединяется к шпинделю или штоку. Шпиндель представляет собой длинную деталь с резьбой на конце. На эту деталь надевается ходовая гайка. При вращении шпиндель передает движение затвору, за счет чего тот открывается или закрывается. Движение шпинделю может передаваться вручную, через ручку, расположенную в верхней части задвижки, либо же управление задвижкой осуществляется через механический привод.

Типы конструкций

По пропускной способности задвижки подразделяются на полнопроходные и суженные. Последние отличаются тем, что диаметр отверстия их уплотнительных колец меньше, чем диаметр трубопровода.

По форме затвора задвижки подразделяются на параллельные и клиновые.

Клиновые задвижки

В клиновых задвижках два седла изделия располагаются под небольшим углом друг к другу. Затвор в форме клина в закрытом положении плотно прилегает к отверстиям седел, находясь между ними. На чертежах подобная конструкция напоминает горизонтально расположенную трубу, в центре которой расположен клин, который эту трубу перекрывает.

Клин может быть жестким, упругим или двухдисковым. Жесткий клин представляет собой цельную деталь конусообразной формы. Двухдисковый затвор представляет собой цельную деталь из двух образующих клин (соединенных под углом) дисков. Упругий клин аналогичен двухдисковому с той разницей, что диски соединены между собой упругим элементом, за счет чего они имеют определенную подвижность. Эта подвижность позволяет обеспечить плотный контакт дисков с седлом, что повышает герметичность задвижки.

Параллельные задвижки

В параллельных задвижках седла в корпусе изделия расположены параллельно друг другу. Затворы выполнены в форме плоского диска. Иногда в параллельной задвижке только один диск. Такие задвижки называются шиберными.

Конструкционные особенности задвижек

Задвижки используется значительно чаще, чем другие типы запорной арматуры. Это объясняется тем, что у них простая конструкция, довольно небольшая строительная длина, а кроме того, задвижки применимы при широком диапазоне температур, давлений и рабочих сред.

У задвижек с выдвижным шпинделем строительная длина значительно увеличена. Вместе с тем, когда шпиндель постоянно контактирует с рабочей средой, как у задвижки с невыдвижным шпинделем, изделие быстрее выходит из строя и его труднее обслуживать.

При больших условных проходах шпинделю требуется сделать слишком много поворотов прежде, чем затвор поднимется или опустится. Вручную такой задвижкой управлять неудобно, поэтому изделия с большими условными диаметрами управляются с помощью привода.

Параллельные задвижки целесообразно использовать при малых давлениях, а клиновые — при высоких давлениях.

В целом, задвижки могут применяться для любых сред (существует широкий выбор материалов изготовления задвижек, в том числе коррозионностойкие, жаростойкие и другие) при температуре до 600 °C и рабочем давлении до 25,0 МПа.

https://kakrabotaet.ru/princzip-raboty/ustrojstvo-i-princzip-raboty-zadvizhki/