09.02.2022

Задвижки для трубопроводов: виды, технические характеристики и устройство

Основные типы задвижек для трубопроводов, их устройство и монтаж

Любая инженерная система должна быть оснащена устройством, которое будет останавливать ее работу в случае необходимости. Так, к запорной арматуре относятся чугунные и стальные задвижки для трубопроводов. Они устанавливаются с целью частичного или полного перекрывания пути для потока жидкости или газа. Металлические изделия характеризуются простотой управления, а также обслуживания. Область применения таких приборов зависит от конструкции, сборки, способов управления и установки.

Что собой представляют задвижки для трубопроводов

Разновидность запорной арматуры предназначена для установки на водопроводные сети и газовой. Служат они для полного или частичного перекрытия движения, распределения содержимого по патрубкам, регулировки давления. Также посредством задвижек можно контролировать расход жидкостей и газов через изменение диаметра пути.

Маркировка задвижек включает в себя буквы с цифрами. Под ними подразумеваются тип арматуры и корпуса, материал уплотнителей и способ управления. Например, расшифровка некоторых изделий выглядит следующим образом:

Задвижка 30ч39р

30с41нж – задвижка стальная с механическим приводом, цилиндрической передачей, уплотнительными кольцами из нержавеющей стали.
30ч39р – задвижка из чугуна с механическим приводом, электрической передачей, латунными кольцами.
30ч6бр – чугунная задвижка с пневматическим приводом, уплотнителем из бронзы и латуни.

Строительная длина задвижки должна соответствовать ГОСТу 3706-93. Исключениями являются только приборы специального назначения (изоморфические). В остальных случаях допускаются отклонения от ±2 до ±14 мм.

Конструктивные особенности

Устройство задвижки характеризуется простотой. Зависимость заключается в расположении запорного механизма. Он встроен в металлический корпус цилиндрической формы вдоль его центральной оси. Монтируют оборудование внутри кессонной камеры или смотрового колодца.

Управление может быть ручным или автоматическим. Второй вариант позволяет регулировать положение затвора дистанционно. Для этого оператор пользуется кнопочным устройством.

Чертеж задвижки представлен уплотнительным кольцом и металлическим клапаном. Его форма выпуклая, причем с обеих сторон. Запорные механизмы с механическим управлением имеют шток и прикрепленный к нему рычаг. Его поворот (90॰) приводит в движение клапан.

Схема задвижки

Фиксация устройства осуществляется за счет двух выводов по обе стороны относительно диска. Они могут быть представлены фланцами, резьбовыми элементами или фасками для подсоединения к патрубкам посредством сварочного аппарата.

Принцип работы и технические характеристики

Принцип работы задвижки основан на смене положения затвора перпендикулярно потоку жидкости в магистрали (дыма в печной трубе). Герметичность обеспечивается плотным прилеганием клапана к посадочному седлу прибора.

Классификация трубопроводных задвижек проводится в соответствии с особенностями конструкций, их сборки, монтажа, показателями технических характеристик, управления. Выглядят они следующим образом:

монтаж ведется над или под землей, с колодцами и без, в помещении или на улице;
устойчивость к сейсмическим явлениям, климатическим особенностям конкретной местности;
фиксация фланцевая, сварная или комбинированная;
сборка литая, листовая, литосварная или штампосварная;
привод ручной и электрический.

Выпуск задвижек соответствует допустимым значениям диаметра патрубков. Показатели равны от 5 см до 2 м. Оптимальным давлением при этом считается 25 МПа, а показания термометра для рабочей среды находятся в пределах +450-+560 ℃.

Соответствие диаметра патрубка и выпуска задвижки

Основные типы задвижек для труб

В зависимости от характеристик, конструкции, привода и способов крепления можно выделить несколько типов задвижек. Так, существуют полнопроходные затворы, посадочное место которых соответствует диаметру патрубка. А суженные имеют меньшие показатели аналогичного параметра седла.

По типу строения различают изделия с выдвижным и невыдвижным шпинделем. Они характеризуются соответственно следующим образом:

Часть штока выдвигается наружу относительно корпуса во время вращения маховика (утечку предотвращает расположенный в диске сальник). При этом долговечность ходового узла обеспечивается отсутствием прямого контакта механизма с содержимым магистрали.
Меньшие габариты, механизм расположен внутри корпуса. Шток своего положения не меняет, двигаются только шпиндель и затвор. Такой вариант менее устойчив к агрессивной среде, поэтому имеются ограничения относительно установки.

По геометрии седла различают 2 варианта:

Клиновые. Запирающий механизм представлен двумя дисками. Они по отношению к горизонтальной оси расположены под углом. Когда шпиндель вращается, опускаются кольца. Между ними расположены распорные клинья, которые в процессе придвигаются к седлу.

Параллельные. В этом приборе диски могут иметь два положения. В нижнем поток отсекается, а в верхнем путь для содержимого трубопровода открывается.

Клинья могут быть представлены в трех вариантах:

Жесткий строго подгоняют под форму седла. Он представлен металлической пластиной. Из-за слабости перед изменениями температуры, давления область применения характеризуется относительным постоянством и низкими показателями.
Двухдисковый обеспечивает максимальную герметичность и допускается к использованию в трубопроводах с максимальными значениями датчиков (до 25 МПа, +560 ℃).
Упругий представлен дисками, соединенными динамичным элементом. Сравнительно с предыдущими вариантами такой прибор проще изготавливается. Он годен для средних условий эксплуатации.

Чаще всего для изготовления корпуса и клапанов используются чугун, а реже легированная или нержавеющая сталь. Другие материалы практически не применяются. Они меньше справляются с давлением, температурой и гидроударами в трубопроводе.

Чугунный прибор

Вес чугунной задвижки заметно больше, чем у первой. Их устанавливают в магистралях с напором до 1 Атм., где необходимы только 2 положения клапана: открытое и закрытое. Управление приборами осуществляется вручную. Стальные допускаются для монтажа на трубопровод с большими показателями температуры и давления, а также с агрессивной средой.

Монтажа задвижек для трубопроводов

Соединение патрубков, задвижек с помощью сварочного оборудования считаются самыми прочными и герметичными. Поэтому такой вариант используется для магистралей, в которых подается высокое давление. В остальных случаях актуальны и другие способы: фланец или комбинация методов.

Процедура монтажа задвижки для трубопровода состоит из четырех действий:

Подъем, установка прибора в заданном месте.
Выстраивание центральных осей патрубков и корпуса устройства.
Монтаж уплотнителя, крепежных элементов.

В завершение болты затягиваются гаечным или разводным ключом. Сварочные работы проходят практически по тому же алгоритму. Только прибор нужно сначала зафиксировать в нужном положении прихватками и проверить соответствие осей. А после этого произвести сварку элементов.

В случае с пластиковыми трубами процесс выглядит немного иначе. Процесс выглядит следующим образом:

фланец надевается на втулку;
втулка приваривается к трубе;
прокладывается резиновый уплотнитель;
с помощью ключа (рожковый) соединяются фланец и задвижка;
затягивается крест-накрест болты.

Конструкция с прижимным фланцем и резиновой манжетой устанавливается так:

труба подрезается под углом в 90॰;
чугунный фланец надевается на патрубок и смещается в сторону магистрали;
нанизывается прижимное кольцо;
элементы конструкции центрируются;
фланец надвигается на манжету до упора;
проводится предварительная фиксация и проверка соосности;
крепления затягиваются гаечным ключом.

Задвижки для печных труб монтируются в соответствии с инструкциями, которые могут быть различны. Установка происходит в процессе кладки вытяжки.

Важно! Если необходима постоянная вентиляция топки, то в задвижке организуют дополнительную перфорацию. Диаметр отверстий при этом может составлять от 10 до 15 мм.

Какими бывают задвижки для трубопроводов, устройство и принцип работы

Эксплуатация любой трубопроводной промышленной магистрали предусматривает наличие элементов, перекрывающих поток жидкости, газа, сыпучих материалов и других видов рабочих тел при необходимости обслуживания или ремонта. Функции запора и регулировки потока движущегося вещества в линиях выполняют задвижки для трубопроводов, имеющие различное назначение и конструктивное исполнение.

Область применения

Задвижки используют в качестве запорной и регулирующей поток арматуры в трубах, иногда с их помощью управляют объемом подачи за счет снижения условного диаметра прохода.

Задвижки редко применяются в быту, в основном они служат для регулировки водо- и газоснабжения в жилищно-коммунальном хозяйстве, в магистралях для транспортировки газа, нефти, пищевой и химической промышленности при подаче технологических компонентов в производственном процессе.

Запорные элементы используют на трубопроводах с большими условными диаметрами прохода, применяемые материалы изготовления – недорогие черные и цветные металлы в различных сочетаниях.

Рис.1 Задвижки для трубопроводов водоснабжения

Что такое задвижки: назначение и основные конструктивные элементы

Задвижкой называют вид трубопроводной арматуры, предназначенной для перекрытия или регулирования потока вещества, проходящего по магистрали. Они могут работать в среде с газообразными, сыпучими, жидкими веществами различной вязкости и химической активности.

Основными конструктивными элементами в системе задвижки любой конструкции являются:

Корпус. Состоит из основной части и крышки, первая помещается непосредственно в магистраль, а вторая служит для крепления и управления перемещением запорного элемента. Корпус выполняют из металла: стальных сплавов, нержавейки, латуни, алюминия, ковкого чугуна, последний покрывают антикоррозионными слюдосодержащими красками или эпоксидными грунтовками.
Запор. Элемент (заслонка) имеет конструктивное исполнение в виде металлического клина, шибера, диска или гибкой трубы из эластичных материалов, для повышения герметичности металл иногда покрывают резиной (эластомер). При перемещении узел плотно входит в профильное седло, расположенное в корпусе, и герметично перекрывает канал.
Приводная система. Предназначена для управления перемещением заслонки в узле, представлена механическими конструкциями в виде маховика, перемещающегося на выдвижном или стационарном штоке, также используются пневматический, электрический и гидравлический приводы.

Рис. 2 Трубопроводные задвижки из стали – параметры по ГОСТ 9698-86

Достоинства задвижек

Основные параметры задвижек регламентированы ГОСТ 9698-86, используемые в промышленности изделия имеют следующие особенности:

Простота конструкции. Корпус состоит из основной части, помещаемой в линию посредством фланцевого или муфтового резьбового (для малых диаметров) соединения, его крышка крепится гайками или болтами — это упрощает процедуру установки, демонтажа и ремонта устройства.
Высокие технические характеристики. Задвижная арматура в зависимости от назначения и условий эксплуатации выдерживает рабочую температуру от -60 до +565 С., давление от 0,16 до 25 Мпа. (1, 6 — 250 бар.) в стальных конструкциях. При этом предел давлений для чугуна составляет 25 бар., для изделий из цветных металлов — 40 бар.

Рис. 3 Запорная чугунная фланцевая арматура

Универсальность. Устройства могут работать в магистралях любого назначения с высокой химической активностью передаваемых веществ, рассчитаны на использование в трубопроводах диаметров от 15 до 2000 мм.
Высокие гидравлические характеристики. Задвижные устройства подбирают по внутреннему диаметру трубопроводов, имеющему стандартные значения, поэтому они не влияют на гидравлическое сопротивление в линии. Плавное перемещение заслонки при перекрытии потока транспортируемого вещества позволяет избежать гидравлического удара в системе. Конструкция задвижных элементов и корпусного седла рассчитана на создание высокой герметичности перекрываемого канала.
Хорошая ремонтопригодность. Монтаж и ремонт арматуры и фитингов с задвижками легко провести при наличии простого инструмента и комплектующих — разводных сантехнических ключей, прокладок. Заслонки и прокладки в случае износа просто снять и поменять на новые.
Длительный срок службы. Корпусные детали и затворы изготавливаются из прочных долговечных материалов, рассчитанных на использование в конкретной рабочей среде, внутренние заслонки делают из коррозионно-устойчивых металлов — это существенно увеличивает их эксплуатационный срок.

Рис. 4 Задвижки для трубопроводов из цветных металлов

Минусы

При изготовлении запорной арматуры для удешевления часто используют чугун, подобные конструкции имеют следующие недостатки:

Высокий вес задвижек затрудняет монтаж узлов при больших диаметрах трубопроводов — может понадобиться несколько рабочих или специальная подъемная техника для удержания массивной детали. К примеру, вес чугунного запора с условным проходом 1600 мм. Согласно ГОСТ 9698-86 составляет 10025 кг.
Чугун относится к коррозионно неустойчивым материалам, со временем его внутренняя поверхность ржавеет, покрывается раковинами и известковым налетом — это приводит к нарушению герметизации при перекрытии потока.
Еще к одним недостатком чугуна относится его хрупкость, приводящая к необратимой поломке изделия при сильных ударных воздействиях.
Дешевое сальниковое уплотнение с набивкой, какое находит применение в бюджетных чугунных изделиях, не является достаточно герметичным по сравнению с современными торцевыми уплотнениями — в процессе его эксплуатации нередко возникают утечки транспортируемого вещества.

Рис. 5 Принцип работы затвора клинового типа

Задвижки для трубопроводов — виды и классификация

Задвижные узлы имеют разные конструктивные и физические параметры, по конструкции и классификации задвижек их подразделяют на следующие классы:

По технологии изготовления корпуса:

Сварные.
Литые — основной метод формообразования корпусов.
Кованые или штампованные — технология применяется для создания высокопрочных корпусов, детали соединяются между собой сваркой.
Комбинированные — производятся из кованых и штампованных деталей посредством сварки.

По типу уплотнения:

Графитоармированные, жидкометаллические.
Сальниковые — подвижной шпиндель или шток отделяется от рабочей среды сальниковой прокладкой, пропитанной маслом и сжатой накидной гайкой или специальной деталью – сальником.
Сильфонные — герметичность достигается за счет использования гофрированных упругих оболочек из металлических и синтетических материалов.

Рис. 6 Разборка клиновидной системы (корпус, вид клина задвижки)

По типу передачи усилия к заслонке:

Вращательное — применяется в ручных механических системах, где винтовой шпиндель перемещается за счет маховика.
Поступательное — шток имеет цилиндрическую форму и перемещается за счет передачи ему усилия гидравлическим или электрическим способом.

По типу привода:

Ручной — для передачи усилия используют маховик и шпиндель с резьбой.
Электрический — управление задвижкой происходит перемещающимся шпинделем, который является якорем электрокатушки.
Гидравлический — на подвижный шток с заслонкой, помещенный в герметичный цилиндр, оказывает давление гидравлическая жидкость.
Пневматический — шпиндель передвигается за счет давления на его поверхность сжатого воздуха.

По конструктивному исполнению затворного узла:

Клиновые. Затвор имеет клиновидную форму, при опускании располагается между двумя наклонными седельными поверхностями.
Параллельные (одно- или двухдисковые, шиберные). Затворный элемент сделан в форме плоского диска или шибера, которые запирают канал, опускаясь в небольшие профильные углубления в корпусе.
Шланговые. При работе системы затворный механизм сдавливает эластичный резиновый шланг, перекрывая тем самым канал движения вещества.
Поворотные. Запорный элемент в виде диска располагается в канале трубы на его центральной линии, при работе он разворачивается вокруг центральной оси и перекрывает поток проходящего вещества.

Клиновые задвижки

Устройство задвижки данного типа представляет собой заслонку с расположенными под углом поверхностями, которая при отпускании располагается в клинообразном седельном гнезде.

Жесткий клин

Модель отличается невысокой стоимостью, простотой, жесткостью, надежностью и хорошими параметрами герметичности, при изготовлении требует использования высокоточного оборудования. Клин шарнирно подвешен к шпинделю, размещенному в верхней крышке, и опускается в канал по встроенным в корпус направляющим, система способна работать с большими перепадами давления. К недостаткам относится сложный ремонт и заклинивание при воздействии высоких температур в результате линейного расширения металла при нагревании.

Рис.8 Задвижки для трубопроводов клиновые — конструкция

Клин с двумя дисками

Клиновые задвижки для трубопроводов данного типа состоят из заслонки в виде двух размещенных под углом дисков с разжимной деталью между ними (имеет вид шарообразного грибка) — это позволяет ей самоустанавливаться, обеспечивая при этом высокую плотность перекрытия канала и исключая заклинивание.

Типы задвижек с двумя дисками имеют сложное конструктивное исполнение и соответственно дороги, их преимущества — малый износ затворных и седельных поверхностей за счет отсутствия контакта по пути перемещения, высокая степень герметизации, небольшое прилагаемое усилие для закрывания прохода.

Устройства выпускают только с выдвижным штоком, многие модели бывают с кольцевыми уплотнениями на затворных дисках, позволяющими повысить герметизацию прохода.

Рис. 9 Разновидности поворотных систем

Упругий клин

В данной конструкции привод затвора разрезан на две части и между ними расположен пружинящий элемент — это позволяет перемещаться уплотнительным элементам относительно друг друга на небольшой угол, обеспечивая тем самым лучший контакт с седельным кольцом. При изготовлении не требуется высокоточная подгонка, исключено высокотемпературное заклинивание, к недостаткам относится повышенная истираемость плоскостей клина в результате раннего вступления в контакт при опускании.

Поворотные

Устройство такого типа называют дисковым поворотным затвором, при работе диск располагается в потоке вещества и перемещается по его направлению. Диски используются в системах с диаметром трубопроводов до 1200 мм. при температурах среды от -200 до +450 С. и давлении до 600 бар. Устройство имеет простую конструкцию, малые размер и массу, хорошо герметизирует перекрываемый канал, легко ремонтируется. К недостаткам относят высокое сопротивление потоку, работу только в одну сторону, невозможность использования в среде с повышенной вязкостью и загрязненностью.

Параллельные (шиберные)

В шиберных задвижках 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.

Рис.10 Шиберные параллельные задвижки

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

Маркировка

Маркировка задвижной трубопроводной арматуры регламентируется в соответствии с ГОСТ 4666-75, она выполняется на корпусе или табличке с указанием следующих данных:

наименование предприятия;
давление, температура;
проходной диаметр;
марка стали в случае использования материалов со специальными свойствами (повышенной коррозионной, температурной стойкостью);
знак качества при его наличии.

Рис. 12 Примеры маркировки

Монтаж запорной арматуры в системах водоснабжения

Установка задвижки в магистральный трубопровод промышленного назначения проводится квалифицированными специалистами, при этом наиболее часто используется соединение элементов друг с другом с помощью фланцев. При проведении работ в водопроводной магистрали действуют, соблюдая следующие особенности установки:

Съем запорной арматуры водопровода проводят только при отсутствии рабочей жидкости в системе, при необходимости трубы в местах соединений защищают от грязи, окалины, известкового налета.
Перед монтажом запорной арматуры проверяют качество фланцев — фланцевая шайба не должна иметь трещин, царапин, выемок и прочих дефектов.
Запорная арматура водопровода размещается на строго прямолинейной части магистрали и ровных участках земной поверхности — это позволяет избежать чрезмерных напряжений в местах изгибов и перекосов, вызывающих протечки. При монтаже тяжелых узлов используют дополнительные жесткие опоры.
При эксплуатации не допускается прилагать чрезмерное усилие к маховикам, посредством которых приводятся в действие запорные заслонки — это может привести к поломкам и трещинам.
Монтаж следует проводить с обвязкой мягким стропом, избегая крепления за шток или штурвал и стараясь не повредить защитное покрытие — это приводит к преждевременной коррозии. Падение с высоты и механические удары недопустимы.

Рис. 13 Способы монтажа и настройки запорных устройств

Перед выбором запорной арматуры необходимо учитывать ее характеристики в соответствии с ГОСТ — наиболее высокими параметрами обладают стальные промышленные изделия. Для бытового использования подходят задвижные узлы для трубопроводов из цветных металлов — они имеют небольшие размеры условного прохода и доступный монтаж с помощью резьбовых муфт.

Ознакомительное видео про задвижки для трубопроводов

Какие виды задвижек бывают

Для обеспечения плановой и бесперебойной работы магистрали необходимо четко понимать, какие существуют типы задвижек для трубопроводов, каким образом они монтируются на трубы и как их правильно эксплуатировать.

Какие бывают задвижки для трубопроводов

Задвижки для трубопроводов различаются по множеству параметров:

Конструктивным особенностям.
Виду приводного механизма.
Материалу изготовления.
Габаритным и присоединительным размерам.
Типу присоединения к трубопроводу.
Рабочей среде и температурным режимам.
Климатическому исполнению.
Герметичности.
Клиновой конструкции.
Проходному диаметру.
Типу уплотнений.
Максимальному рабочему давлению.

Основными конструктивными элементами выступают:

Корпус с крышкой, изготовленный из металла — черной или нержавеющей стали, алюминия, чугуна, латуни. Он — основа задвижки и помещается в магистраль. Крышка же предназначена для регулировки перемещения запорного элемента.
Запорный механизм. Заслонка выполнена в виде клина, шибера, диска — в зависимости от типа задвижки. Она изготавливается из металла и комплектуется эластичными уплотнениями для повышения герметичности узла.
Привод, управляющий перемещением заслонки в узле. В зависимости от вида задвижек различают устройства с маховиком (на выдвижном или невыдвижном штоке), механическим редуктором, гидро-, пневмо- или электроприводом.

По технологии изготовления корпуса задвижки подразделяются на литые, сварные, кованые и ковано-сварные.

Виды задвижек по типу выдвижения:

С выдвижным шпинделем. Изделия, в которых шпиндель выведен за пределы

корпуса и не имеет контакта с рабочей средой. Это обеспечивает лучшую ремонтопригодность, коррозионную стойкость и длительный срок службы. Однако, это сильно увеличивает строительную высоту, поскольку при открытии прохода шпинделю необходимо выйти из задвижки на длину, превышающую диаметр трубопровода. Кроме того, повышается масса изделия — этот параметр нужно учитывать при проектировании магистрали.

С невыдвижным шпинделем. Устройства с подобной конструкцией отличаются невыдвижным ходовым узлом гайка-шпиндель, непосредственно контактирующим с рабочей средой внутри задвижки. Такие изделия устанавливаются на трубопроводы, переносящие неагрессивные среды, нефть и т. п., поскольку при их эксплуатации нет возможности проконтролировать состояние сальников и шпинделя, а также провести необходимый ремонт без снятия и разборки задвижки. У них малая строительная высота, а, значит, их целесообразно устанавливать в труднодоступных местах.

Выдвижные и невыдвижные задвижки различаются по принципу работы. Первые, как уже говорилось выше, совершают движение вверх-вниз, перекрывая поток. Шпиндель вращается вокруг своей оси — в этом случае приводная гайка расположена прямо в клине.

Приварные — такие устройства имеют патрубки, равные по диаметру размеру трубы, к которой они будут приварены. Врезка осуществляется аргонодуговой сваркой.
Фланцевые — имеют фланцы на концах патрубков, монтируются на трубопроводах с помощью стяжки с ответными фланцами. Распространенный тип присоединения, обеспечивающий быстрый монтаж/демонтаж арматуры.
Муфтовые — этот тип встречается на задвижках с условным проходом до DN50.

Этот тип задвижек отличается наличием затвора клиновидной формы, расположенный между двумя наклоненными поверхностями. Принцип действия основывается на перекрытии потока жидкости или газа клином, перемещающимся перпендикулярно оси. Клиновые задвижки различаются по жесткости клинового затвора: жесткий, обрезиненный, двухсторонний, упругий.

Жесткий клин. Такие изделия отличаются простотой конструкции, жесткостью, надежностью и герметичностью. Они требует точной подгонки клина и уплотнений. Клин изделия шарнирно смонтирован на шпиндель в верхней части крышки и спускается по корпусным направляющим, из-за чего система может функционировать с высокими перепадами давления. Основные недостатки задвижки такого типа — возможные заклинивания из-за температурных перепадов, износ уплотнительных колец и довольно сложный ремонт.

Двухдисковый клин подразумевает наличие двух размещенных под углом дисков, соединенных между собой разжимной деталью. Такая конструкция позволяет устройству самостоятельно выравниваться при примыкании к седлам, исключая возможность заклинивая и обеспечивая высокую герметичность затвора.

Двухклиновые задвижки отличаются сложностью конструкции и существенно дороже других исполнений, однако, у них более длительный срок эксплуатации, седельные поверхности меньше изнашиваются, а для закрытия условного прохода не требуется применять больших усилий. Они оснащаются выдвижным шпинделем, могут иметь кольцевые уплотнения на дисках для повышенной герметизации проходного отверстия.

Упругий клин. Разновидность заслонки с двухдисковым клином, в которой привод разделен на две части, между которыми размещен пружинящий элемент, способный деформироваться. Такая конструкция позволяет уплотнениям передвигаться под углом друг к другу, обеспечивая лучший контакт с седлом. Изделия с упругим клином не требуют высокоточной подгонки, исключают заклинивание при перепадах температур, но поверхности клина сильно стираются.

В шиберных задвижках дисковый затвор и седла расположены параллельно. Принцип действия прост — при опускании шиберный механизм герметично перекрывает (словно разрезает) условный проход за счет давления среды. Это наиболее простой тип задвижек, который зачастую устанавливается в канализационных системах, пульпопроводах и иных трубопроводах с густой средой, не требующей повышенной герметичности. Их легко обслуживать и ремонтировать.

Редкий тип задвижек, отличающийся отсутствием уплотнительных седел, а также необычным затворным элементом, представляющим собой гибкий шланг, сжимаемый в средней части с помощью штока. Такие задвижки имеют очень высокую коррозионную устойчивость, могут транспортировать вязкую и химически активную среду. Обычно их используют в трубопроводных системах с небольшим условным проходом, где основной средой является пульпа, примеси, шлам и т. п.

В качестве материала задвижек выступают сталь, алюминий и чугун. Рассмотрим наиболее распространенные задвижки данных типов с указанием используемых в составе материалов основных элементов и уплотнений.

Буква «с» в маркировке задвижки указывает на то, что она изготовлена из стали, а «нж» — что уплотнения на клиновых дисках и седлах выполнены из нержавеющей стали.

Материалы изготовления деталей и узлов:

Крышка и корпус производятся из углеродистой стали методом литья.
Шпиндель изготавливается из нержавеющей стали 20Х13 с 14% содержанием хрома. Может эксплуатироваться при температуре до 600С.
Диски и маховик — из углеродистой стали, как и корпусные детали.
Приводную гайку производят из латуни. Обычно, ЛС59-1. Этот сплав является медно-цинковым с добавлением свинца, благодаря чему гайка хорошо сопротивляется механическим повреждениям при трении поверхностей.
Клиновые уплотнения, как уже упоминалось выше, изготавливаются из нержавеющей стали марки 13Х25Т, характеризующейся высоким содержанием хрома и отличной износостойкостью. Примесь титана гарантирует повышение срока службы запирающего элемента.
Уплотнения на корпусных кольцах также выпускаются из нержавеющей стали марки 08Х21Н10Г6 с 10% содержанием Ni и 20% Cr. Это обеспечивает повышенную коррозионную стойкость изделия.

В стальных задвижках 30с41нж также имеется сальниковое уплотнение, изготовленное из терморасширенного графита. Этот материал может иметь форму шнура или кольца и препятствует выходу рабочей среды через сальник, там, где шпиндель опускается в корпус. Трубопроводная арматура использует несколько модификаций ТРГ:

ТРГ-100Л — с армированием лавсановой нитью.
ТРГ-100ЛФ — с лавсановой нитью и дополнительной фторопластовой пропиткой.
ТРГ-101Н — с армированием нержавеющей проволокой.
ТРГ-102С — в качестве армирующего элемента выступает стеклонить.

Термопластовый графит в качестве уплотнительного материала сальникового узла гарантирует высокую герметичность, не теряя своих свойств даже при воздействии высокой температуры.

Стальные задвижки широко применяются в различных областях промышленности для организации магистралей, транспортирующих воду (горячую и холодную), газ, нефтепродукты, различные химические вещества, к которым элементы задвижки коррозионностойки, а также пар. Иногда они могут использоваться для перемещения морской воды.

Уплотнения на клин и корпусные кольца наносятся методом дуговой сварки или лазерной наплавки. Оба метода представляют собой химическую реакцию, при которой основной материал изделия смешивается со сплавом из проволоки под воздействием высокой температуры. После наплавки происходит шабровка — ручная или автоматическая. Она нужна для выведения идеальных геометрических параметров клина и колец с подгонкой поверхностей относительно друг друга для повышения класса герметичности задвижки.

Чугунные задвижки изготавливаются из серого чугуна и способны выдерживать разрывное давление до 370 МПа. Они предназначены для транспортировки жидкости и газа в магистральных трубопроводах.

Материалы изготовления деталей и узлов:

Основные корпусные детали (корпус, крышка, клин) выпускаются из серого чугуна.
Шпиндель производится из нержавеющей стали 20Х13.
Втулка шпинделя изготавливается из латуни или бронзы.

Что касается уплотнений, то клиновое уплотнение выполняется из EPDM. Это международное обозначение этиленпропиленового каучука. Этот материал имеет высокие физические и химические свойства, благодаря чему затвор практически не имеет механических разрушений. Он коррозионно-стойкий, способен сохранять заданные геометрические размеры даже при воздействии высокой температуры.

Также может применяться фторкаучук (при воздействии очень кислотных сред) или кремнийорганическое соединение (в случае воздействия экстремально высоких температур и их перепадов).

Задвижки имеют общие эксплуатационные характеристики, к которым относятся:

Проходной диаметр DN — от 15 до 1400 мм.
Номинальное давление среды Pn — от 10 до 40 атм.
Класс герметичности по ГОСТ 9544 — А, АА, В, С.
Тип подсоединения — под приварку, муфтовое, фланцевое.
Климатическое исполнение (Т1, ТпУ1, У1, ХЛ1) и показатели рабочей температуры. У чугунных задвижек климатические исполнения маркируются — У, Т, УХЛ, ОМ.
Направление подачи рабочей среды.
Тип привода — ручной, редуктор, приводной механизм.

Выбор типа задвижки под конкретную рабочую среду осуществляется исходя из стойкости используемых материалов к коррозионному положению.

Маркировка задвижек соответствует ГОСТ 4666-75 и содержит следующие данные (на примере 30с41нж):

30 — показывает, что перед нами задвижка;
с — стальной корпус;
41 — номер модели;
нж — нержавеющий материал на клине.

Перед «41» может стоять цифра «5» — это будет значить, что у задвижки механический редуктор в качестве привода, цифра «9» говорит, что установлен электропривод. В нашем случае у задвижки 30с41нж ручной привод (управление маховиком).

Вне зависимости от назначения и типа задвижки характеризуются следующими особенностями:

Простотой конструкции.
Высокими техническими параметрами (в зависимости от материала изготовления и конструктивных особенностей они могут выдерживать температуру до 565С и давление до 25 МПа).
Универсальностью и вариативностью применения — задвижки активно используются в трубопроводных системах и магистральных трубопроводах, транспортирующих любые среды.
Хорошие гидравлические параметры. Задвижки подбираются в соответствии с внутренним диаметром трубопровода, на которой они будут монтироваться. Плавное перемещение запорного механизма при перекрытии потока рабочей среды помогает избежать гидроудара в системе, а конструкция затвора и седла обеспечивает высокую герметичность перекрываемого канала среды.
Возможностью изменения потока среды в обратную сторону.
Длительным сроком эксплуатации. Все материалы узлов и деталей рассчитаны на долгосрочную службу в конкретной рабочей среде. Внутренние элементы изготавливаются из коррозионно-стойких материалов.

Впрочем, у задвижек есть и некоторые недостатки. Во-первых, это увеличение строительной высоты трубопровода (особенно если дело касается устройств с выдвижным шпинделем). Во-вторых, это быстрый износ уплотнительных элементов и обслуживание задвижек (трудоемкий ремонт в случае изделий с невыдвижным шпинделем). В-третьих, время на закрытие/открытие запорного механизма может быть длительным.

Установка устройств на магистраль или трубопровод промышленного назначения осуществляется только обученными специалистами, допущенными к проведению такого типа работ. При выполнении монтажа необходимо соблюдать следующие правила установки, в зависимости от типа задвижек и их назначения:

Снимать запорную трубопроводную арматуру допускается только при отсутствии рабочей жидкости в системе. Также требуется очистить место установки и соединения труб от грязи, налета, окалины и т. п.
Непосредственно перед монтажом фланцевые задвижки должны быть проверены на качество фланцев (отсутствие трещин, царапин и иных дефектов).
Запорная трубопроводная арматура устанавливается на четко прямолинейной части магистрали во избежание перекосов и изгибов, способных вызвать протечки и напряжения в системе. При установке тяжелых узлов требуется использование жестких опор.
Не допускается приложение больших усилий к маховикам при эксплуатации из-за опасности поломок и возникновения трещин.
При монтаже не допускается падение арматуры, иные механические повреждения или удары.

На место монтажа задвижки поставляются в специальной таре, отвечающей требованиям ГОСТ 9.014–78, ГОСТ 15150-69 с вариантом защиты ВУ-0 или ВУ-1.

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:

Клиновые (с жестким, двухдисковым или упругим клином).
Параллельные.
Шиберные.
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:

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.
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.
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:

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.
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

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.

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:

Корпус с крышкой.

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.

Элемент управления.

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:

Оператор или электропривод приводит в движение маховое колесо.
Благодаря резьбовому соединению приводится в движение шток.
Шток перемещает затвор (данный процесс контролируется направляющей).
Затвор перекрывает корпус, препятствуя перемещению жидкой среды в трубопроводе.

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.

Трубопроводные задвижки: особенности, виды и маркировки

Изделия с выдвижным шпинделем отличаются большей строительной высотой благодаря шпинделю, выведенному за пределы корпуса. При открытии заслонки ему нужно выйти из задвижки на длину, большую диаметра трубы. Это необходимо учитывать при проектировании места установки изделия на трубопроводе.

Основное преимущество — шпиндель не контактирует с рабочей средой, за счет чего увеличивается срок службы узла, его коррозионная стойкость и ремонтопригодность.
Недостатки — большая строительная высота, масса.

Задвижки с невыдвижным шпинделем имеют ходовой узел, помещенный внутрь корпуса, что приводит к непосредственному контакту рабочей среды с элементами шпиндельного узла. Такие изделия монтируют на трубопроводы, транспортирующие воду и неагрессивные рабочие среды.

Основное преимущество — малая строительная высота, возможность монтажа в труднодоступных местах.
Недостатки — невозможность контроля состояния сальникового узла при эксплуатации, сложный ремонт (необходим демонтаж и разборка арматуры).

Задвижки с выдвижным и невыдвижным шпинделем имеют разный принцип работы. Первые совершают поступательные движения вверх-вниз для перекрытия потока рабочей среды. Во втором случае шпиндель вращается вокруг своей оси, а приводная гайка устанавливается в клиновом затворе.

Виды задвижек по монтажу на трубе

Существуют приварные изделия, у которых имеются патрубки с разделанными кромками под сварку. По своему диаметру они равны Ду трубопровода. Врезка производится с помощью аргонодуговой сварки.

Фланцевый тип подсоединения — наиболее распространенный способ монтажа задвижек на трубе. У таких изделий есть фланцы на концах патрубков. Это позволяет создавать разъёмное соединение с ответными фланцами трубопровода, обеспечивая оперативный монтаж/демонтаж задвижек.

Муфтовые задвижки подсоединяются ввинчиванием в трубопровод. Они используются только в системах малого диаметра с Ду до 50 мм.