Задвижки

Задвижка — трубопроводная арматура, в которой запирающий элемент перемещается возвратно-поступательно перпендикулярно направлению потока рабочей среды.

Задвижки, как правило, не предназначены для регулирования расхода среды, они используются преимущественно в качестве запорной арматуры — запирающий элемент в процессе эксплуатации находится в крайних положениях «открыто» или «закрыто». Задвижки обычно изготовляются полнопроходными, т. е. диаметры отверстий в присоединительных патрубках не сужаются.

Основным преимуществом задвижек являются сравнительная простота конструкции и малое гидравлическое сопротивление. Это делает их особенно ценными для использования в магистральных трубопроводах, для которых характерно постоянное высокоскоростное движение среды.

Управление задвижкой может осуществляться с помощью штурвала (вручную), электропривода, пневмопривода или гидропривода.

Применение задвижек

Задвижки имеют большое распространение и применяются для трубопроводов с условным диаметром прохода £>у = 50-f--7-3000 мм. Положительными качествами задвижки являются срав­нительная простота конструкции и малое гидравлическое сопро­тивление. У задвижек коэффициент гидравлического сопротив­ления находится обычно в пределах £ = 0,08-г-0,2, в то время как у вентилей он составляет £ — 2ч-5 и более. Малое гидравли­ческое сопротивление делает их особенно ценными для трубопро­водов, через которые постоянно движется жидкая среда с боль­шой скоростью (магистральные трубопроводы). Недостатком за­движек является их большая строительная высота. 

Материалы изготовления задвижек

Задвижки чугунные, задвижки стальные, задвижки кованые, пластмассовые, из цветных сплавов. Задвижки стальные изготовляются с литыми и сварными корпусом и крышкой, а также из деталей (корпус, крышка), изготовляемых из штампованных элементов или листо­вого проката, соединенных сваркой. Штампосварной способ обес­печивает возможность получать детали из прочного и тщательно проконтролированного металла, поэтому применяется для ответственных объектов (в атомной энергетике).

Разновидности задвижек

В настоящее время имеется большое количество конструк­тивных разновидностей задвижек. Задвижки обычно изготовляются полнопроходными, т. е. диаметры отверстий в присоединительных патрубках не сужаются. В некоторых случаях, с целью экономии металла, снижения усилий и моментов, необходимых для управления арматурой, применяются суженные задвижки, у которых диаметры отверстий в корпусе меньше диаметра отверстий во фланце. Суженные задвижки имеют боль­ший коэффициент гидравлического сопротивления, чем полно-проходные. Сужение прохода в задвижке, как правило, выпол­няется симметрично с обеих сторон, но может быть выполнено и несимметрично, что имеет недостаток — задвижку такой кон­струкции следует устанавливать на трубопроводе более пологим конусом в сторону движения рабочей среды, в то время как за­движку с симметричным сужением можно устанавливать любой стороной к направлению потока.

Большое значение для работы задвижек имеет место располо­жения ходового узла — внутри или вне полости корпуса, погру­жен ли он в рабочую среду или находится вне ее. По этому при­знаку задвижки подразделяются на конструкции с выдвижным и невыдвижным шпинделем. У первых ходовая резьба шпинделя и гайки находится вне полости задвижки, У вторых — внутри. Нормальная работа резьбовой пары шпин­дель— ходовая гайка может протекать лишь при постоянном наличии смазки и систематическом техническом обслуживании конструкции. Это выполнимо только в том случае, если ходовой узел доступен для технического обслуживания. В задвижках с не» выдвижным шпинделем ходовой узел погружен в рабочую среду, к нему закрыт доступ, он подвержен действию коррозии и абра­зивных частиц рабочей среды, если она засорена. В связи с этим задвижки с невыдвижным шпинделем имеют ограниченное применение. Они применимы для трубопроводов, транспортирующих минеральные масла, нефть, воду – не засоренные твердыми примесями и не имеющие коррозионных свойств. Поскольку в за­движках с невыдвижным шпинделем затруднены наблюдение и уход за ходовым узлом, они не рекомендуются для ответственных объектов. Задвижки с невыдвижным шпинделем имеют меньшую строительную высоту, что делает целесообразным их применение для подземных коммуникаций, колодцев, в качестве фонтанной арматуры для установки на «елках» нефтяных скважин и т. д.

Виды задвижек

В зависимости от конструкции запорного органа задвижки (расположения в нем уплотнительных колец) они подразделяются на параллельные и клиновые: у первых уплотнительные кольца расположены параллельно друг другу, у вторых — расположены под небольшим углом, образуя клин. Параллельные задвижки могут иметь затвор в виде одного диска или листа, или в виде двух дисков с расположенным между ними распор­ным клином или распорной пружиной. Клиновые задвижки из­готовляются с цельным клином — жестким или упругим и со­ставным двухдисковым клином, образованным двумя дисками, расположенными под углом друг к другу, образующими таким образом клин. Применение жесткого клина в задвижках малых диаметров создает надежную конструкцию с высокой герметичностью запорного органа, но при колебаниях температуры рабо­чей среды здесь возникает опасность заклинивания затвора в корпусе. Кроме того, пригонка жесткого клина к корпусу значительно более трудоемка, чем пригонка двухдискового клина. В связи с этим получил достоинства обеих конструкций. При повышенных требованиях к герметич­ности   применяется   двухдисковый   затвор.

В зависимости от конструкции запирающего элемента (расположения в нем уплотнительных колец), задвижки разделяются на параллельные и клиновые: у первых уплотнительные кольца расположены параллельно друг другу, у вторых — расположены под небольшим углом, образуя клин.

Виды задвижек:

• Шиберная задвижка
• Задвижки стальные клиновые
• Задвижки кованые
• Штампосварная задвижка
• Параллельная задвижка
• Шланговая задвижка
• Задвижка с выдвижным шпинделем
• Задвижка с составным клином

Конструктивные особенности задвижек

Поперечное сечение корпуса задвижки может иметь вид прямо­угольника, овала или круга. Такое же сечение, как правило, имеет и соответствующая крышка.

Под действием внутреннего давления среды стенки плоских и овальных корпусов и крышек начинают выпучиваться, прибли­жаясь к форме цилиндра, которая наиболее благоприятна для восприятия внутреннего давления. Плоские и овальные формы сечения корпусов используются лишь для арматуры, работающей при небольших давлениях. Можно примерно считать, что задвижки с плоским корпусом применяются при давлении до py = 0,4 МПа, чугунные задвижки с овальным корпусом – при давлении до py = 1,0 МПа, стальные – до py = 1,6 МПа. При больших дав­лениях применяются задвижки с круглым сечением корпуса.

Для увеличения жесткости плоских и овальных корпусов и крышек они снабжаются ребрами жесткости. Задвижки с круглым корпусом ребер не имеют. Ребра можно располагать как внутри, так и снаружи. Изготовление внутренних ребер технологически несколько сложнее, чем наружных. В наружных ребрах, распо­ложенных вдоль длинной стенки поперечного сечения корпуса, под действием давления среды создаются напряжения растяже­ния, во внутренних – напряжения сжатия.

Допускаемые напряжения сжатия для чугуна значительно больше допускаемых напряжений растяжения, поэтому задвижки чугуные с внутренними ребрами при тех же размерах и условиях работы прочнее, чем задвижки с наружными ребрами; в силу этого задвижки чугунные стараются снабжать ребрами, расположенными внутри. Для стальных задвижек расположение ребер снаружи или внутри равнозначно для прочности, поэтому их чаще выпол­няют с наружными ребрами, изготовление которых проще. Реб­рами жесткости снабжаются также диски и клинья больших задвижек.

В задвижках используется либо ручной привод, либо электри­ческий, находят применение (ограниченно) поршневые гидравли­ческий или пневматический приводы. Для уменьшения необхо­димого усилия на маховике ручного привода используют редук­тор с червячной или с конической и цилиндрической зубчатой передачей. Приводы электрический и гидравлический (пневмати­ческий) имеют ручной дублер управления для того, чтобы была возможность управлять задвижкой при отсутствии электрической энергии или давления в системе управления поршневым приводом.

Задвижки с большими условными диаметрами прохода и при больших давлениях рабочей среды для снижения усилия, необхо­димого при открывании задвижки, а также уменьшения вероят­ности возникновения гидравлического удара в системе снабжаются наружным обводом. Все задвижки снабжаются сальниковым уплотнением шпинделя, так как сильфонное не создает достаточного хода, чтобы обеспечить нормальную работу задвижки. На задвижках с малыми условными диаметрами прохода, работающих на коррозионных и абразивных средах, имеются попытки применить сильфоны из пластмассы.

Задвижки, так же как и вентили, часто снабжаются верхним уплотнением для отключения камеры сальника от полости за­движки.

Соединение с трубопроводом

Соединение задвижек с трубопроводом наиболее часто осу­ществляется с помощью фланцев. Стальные задвижки могут со­единяться с трубопроводом сваркой. Отсутствие фланцев и разъ­емного соединения с прокладкой ликвидирует возможные про­течки в стыках, снижает массу арматуры, уменьшает количество деталей, необходимых для соединения, так как нет необходимости применять и иметь запасные при эксплуатации прокладки, болты, гайки и шайбы. Однако демонтаж приварной арматуры для ре­монта несколько усложняется. Эксплуатация подтвердила целе­сообразность применения сварного соединения стальных задвижек с трубопроводом. Задвижки dy с малыми условными диаметрами про­хода (£>у <: 80 мм) могут иметь муфтовое присоединение. Задвижки dy канализационных систем для присоединения к чугунным или не­металлическим трубопроводам снабжаются специальными растру­бами, а герметизация соединения осуществляется резиновым кольцом, устанавливаемым на трубе, которое защемляется в кони­ческом раструбе при монтаже задвижки.

Крышка к корпусу задвижки, как правило, присоединяется при помощи фланцев. В энергетической арматуре с Dy ≤ 400 мм получает применение бесфланцевое соединение крышки с кор­пусом. В связи с тем, что разборка такого соединения затруднена для арматуры с большим условным диаметром прохода, такое со­единение нежелательно.

Особенности эксплуатации задвижек

При неблагоприятных условиях работы уплотнительных ко­лец, во избежание коррозии и задирания металла рабочих поверх­ностей, применяются параллельные задвижки со смазкой. Смазка несколько повышает также герметичность запорного органа за­движки. В таких задвижках полость корпуса заполняется кон­систентной смазкой, которая и смазывает уплотнительные кольца затвора.