Из чего состоит задвижка

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:

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:

1. 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.
2. 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.
3. 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:

1. 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.
2. 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.

Устройство задвижки

Среди наиболее популярных видов запорной арматуры числится задвижка. Задвижки незаменимы в водоснабжении, нефтепромышленности, газового оборудования, канализации и гидроузлах. Плюсом в устройстве задвижек является их простота и прочность, способность выдерживать высокие значения температур и давления. Конструкция конкретной модели зависит от эксплуатационных параметров и требований. При этом задвижки стоят недорого.

Конструкция задвижек

Стандартная конструкция задвижки представляет собой чугунный, алюминиевый или стальной корпус, который устанавливается в трубопровод и клин (запорный элемент), перемещаемый шпинделем (штоком). Затвор бывает клиновидный или в виде составной пластины. В промышленности и сельском хозяйстве встречаются клиновые задвижки. Это обуславливается удобством в применении и работе. Запор в данных устройствах – это жесткий клин, плотно примыкающий к уплотнительным седлам. Чугунные задвижки — бюджетный вид задвижек, которые состоят из жесткого клина, передвигающимся по винтовому шпинделю. Недостаток устройства – частые заклинивания при большом сроке эксплуатации и трудности ремонта. Решить возникшую проблему можно. Для этого используют составной клин из двух зафиксированных друг с другом пластин. Иногда вместо жесткого крепежа используют подпружиненные пластины. Параллельная задвижка отличается от клиновой конструкции, которая предполагает применение шибера или двухдискового плоского затвора. В работе узла наблюдают низкую герметичность, а поэтому применяют в трубопроводах с односторонним процессом. Задвижки с шибером легко фильтруют вязкие или загрязненные жидкости, поэтому такой тип задвижек нашел свое применение в канализациях и шламовых магистралях.

.

Конструкция ходового узла

Чтобы затвор перемещался внутри задвижки в конструкции ходового узла используют резьбовой шпиндель (шток). Элемент передвигается сравнительно гайки и действует на запорный элемент, тем самым выталкивая или вытягивая его. Существует и устройство с неподвижным шпинделем. В такой конструкции гайка и клин накручиваются на шток в корпусе. Особенность конструкции – низкая строительная высота и невозможность использования узла внутри агрессивных сред. Сегодня многие задвижки оснащают электрическими или пневмоприводами для автоматической работы. Но основная масса задвижек остаются механическими и запираются вручную. Иногда для облегчения хода шпинделя конструкцию задвижки оснащают редуктором. В выборе системы ходового узла вам помогут специалисты отдела продаж магазина «Промышленная Автоматизация» в Ростове-на-Дону. Наши инженеры подберут устройство, отвечающее требованиям условий эксплуатации и параметрам трубопровода.

Оставить заявку или получить обратную связь вы можете написав нам на info@industriation.ru или позвонив по бесплатному номеру 8 800 550-72-52. Специалисты отдела продаж подберут оборудование, проконсультируют по возникшим вопросам и проконтролируют поставку.

Типы задвижек

Задвижки перекрывают поток рабочей среды в трубопроводах. Приспособление состоит из корпуса с помещённым в него клиновидным или плоским затвором, который передвигается перпендикулярно потоку жидкости. Уплотнительные сёдла создают непроницаемость перекрытия, к которым в закрытом положении пролегает затвор. Шпиндель или шток передвигает маховик, который перемещает запорный элемент. В конструкции некоторых задвижек применяются редукторы, электрические, гидравлические и пневматические приводы для приведения штока в движение.

Типы задвижек

Существуют три вида задвижек:

Клиновая задвижка

Плоскости запорной детали и уплотнительные сёдла размещены под углом друг к другу. Клин бывает цельным или состоит из двух совмещённых дисков. Задвижка с жёстким клином проще, но у неё есть недостатки. Для герметичности перекрытия рабочей среды, углы клина и уплотнительных сёдел должны совпадать. Вращения шпинделя требует существенных усилий, а разница температур деформирует запорный элемент и зацикливает задвижку. Затвор дисковой задвижки способен выравниваться или самоустанавливаться. В дисковой задвижке шпиндель передвигается проще, чем в устройстве с жёстким клином, но он крупнее. В задвижках с упругим клином диски затвора совмещены упругим элементом. Подобная задвижка ещё больше самовыравнивается и перекрывает рабочую среду при несоответствии угла посадочных сёдел с углом клина. Данная запорная арматура надёжнее, чем устройство с жёстким клином, у него меньшие размеры, чем у типичной дисковой задвижки. Параллельная задвижка — модификация клиновой задвижки, диски клина и уплотнительные седла которой размещены параллельно. У данной конструкции небольшой риск заклинивания в закрытой позиции, поэтому они применяются в трубопроводах, склонных к перепадам температур. Вид клина для задвижки выбирается изготовителем, судя по её рабочим особенностям.

Шиберная задвижка

Шиберная или ножевая задвижка обладает меньшими габаритами по сравнению с устройствами с клином или диском. Затвор задвижек представляет собой плоскость, которая, перемещаясь внутри корпуса, как нож отсекает поток рабочей среды. Принцип действия шиберных задвижек похож на гильотину. Приспособления монтируются на трубопроводах вязкой, дисперсной или сыпучей среды и имеют малую непроницаемость.

Шланговая задвижка

Шланговая задвижка представляет собой корпус, в который помещён гибкий патрубок. При закрытии задвижки, патрубок сдавливается запорным механизмом, движимый штоком. Шланговая задвижка обладает полнопроходным сечением, а рабочая среда не взаимодействует ни с одним элементом устройства, кроме патрубка, который выполняется из резины и устойчив к агрессивным жидкостям. Патрубок необходимо регулярно менять.

Другие характеристики задвижек

Задвижки разнятся материалом корпуса, видом крепления и перемещения шпинделя и эксплуатационными особенностями. Для изготовления корпуса задвижки применяются сталь, алюминий или чугун. В задвижках из чугуна материал корпуса хрупкий. Стальные задвижки устанавливают в трубопроводах, транспортирующих среду высокой температуры. Шпиндель задвижки бывает выдвижным или целиком размещается в корпусе. При подборе задвижки учитывается диаметр условного прохода (Ду), номинальное давление (Ру), на которое предусмотрено устройство и вид рабочей среды. Исходя из этого, выбирается материал корпуса и метод присоединения к трубопроводу. Все задвижки маркируются буквенно-цифровым кодом, содержащим следующие данные:

• Типа арматуры (для задвижек — 30, 31)
• Материал корпуса
• Привод
• Порядковый номер, присвоенный ЦКБА
• Материал уплотнительных колец
• Исполнение задвижки

Приобрести задвижки можно в магазине «Промышленная Автоматизация» в Ростове-на-Дону. Сотрудники нашего магазина проконсультируют вас по вопросам эксплуатации, ухода и выбора оборудования.

Оставить заявку или получить обратную связь вы можете написав нам на info@industriation.ru или позвонив по бесплатному номеру 8 800 550-72-52. Специалисты отдела продаж подберут оборудование, проконсультируют по возникшим вопросам и проконтролируют поставку.

Устройство задвижек

Задвижки — устройства запорной арматуры, которые работают в большинстве трубопроводных сетей. Она полностью открывает или закрывает поток перекачиваемой по трубам среды. Для эксплуатации в разных условиях, выполнения разных технологических задач разработан ряд видов такого оборудования. Рассмотрим назначение и устройство задвижки, характеристики разных типов такого оборудования.

Конструкция задвижки

Основные элементы, которые формируют устройство задвижки:

• корпусные элементы — корпус и крышка;
• затвор — запирающий элемент, который обеспечивает перекрытие потока;
• резьбовая пара, состоящая из шпинделя и ходовой гайки;
• сальниковое уплотнение, обеспечивающее герметичность по штоку;
• управляющее устройство — маховик, механический редуктор, электрический или другой привод.

Корпусные элементы могут быть изготовлены из чугуна или стали. При этом устройство задвижки чугунной и стальной не отличается. Корпус вместе с крышкой в сборе образуют полость, внутри которой перемещается прокачиваемая среда. В этой полости размещен затвор, который передвигается перпендикулярно направлению потока — вверх или вниз. При опускании он перекрывает проход, при подъеме — открывает. Вращение передается на шток в результате его вращения от маховика или от другого типа привода. В составе резьбовой пары шпиндель преобразует вращение в поступательное перемещение вверх или вниз. Сальниковое уплотнение предотвращает протечку по штоку.

Устройство кранов задвижек предусматривает размещение в полости корпуса седел с поверхностями уплотнения. При опускании затвора в крайнее положение он плотно прижимается к этим поверхностям. В результате достигается полностью герметичное перекрытие потока.

Корпус задвижки имеет два патрубка, которые используются для присоединения к трубе. Присоединение стальной арматуры может выполняться фланцевым или муфтовым способом, а также сваркой. Чугун — сплав, который не поддается сварке. Поэтому в чугунных моделях применяется устройство задвижки только с фланцевым или муфтовым способом подключения.

Принцип работы и устройство задвижек предусматривает их использование только для полного закрытия потока прокачиваемой среды. Нельзя использовать их как регулирующие устройства, поскольку при установке не в крайнем положении запирающий орган быстро изнашивается. В результате теряется герметичность перекрытия потока.

Устройство ходового узла

Основной механический элемент арматуры — ходовой узел.. Это резьбовая пара в составе шпинделя и соединенной с ним ходовой гайки. По устройству и принципу действия задвижки производят арматуру с выдвижным и невыдвижным исполнением штока.

Шпиндель первого типа вращается внутри неподвижной гайки. Он соединен с запирающим органом. При открывании потока шпиндель поднимается из корпуса, при перекрытии — опускается. Такие модели задвижек имеют простую конструкцию. Детали ходового узла не контактируют с рабочей средой, что увеличивает срок эксплуатации арматуры. Минус состоит в сравнительно большой строительной высоте — при установке необходимо предусматривать место для подъема штока.

В моделях арматуры с невыдвижным штоком запорное устройство задвижки соединяется с подвижной гайкой. Шпиндель размещен внутри корпуса и совершает только вращательные движения, не выдвигаясь вверх. При его вращении гайка перемещается вдоль резьбового стержня вверх или вниз, передвигает затвор, открывая или закрывая проходной диаметр. Такая конструкция делает арматуру более компактной, позволяет устанавливать ее на участках с ограничениями по строительной высоте. Основной минус состоит в том, что детали узла в такой конструкции контактируют с перекачиваемой средой. Это может приводить к их ускоренному износу, а также не позволяет эксплуатировать оборудование на трубопроводах, по которым перекачиваются агрессивные жидкости.

Клиновые задвижки

Это самый распространенный тип запорной арматуры. Особенность устройства клиновой задвижки состоит в ее затворе, который изготовлен в форме клина. Внутри корпуса выполнено седло с уплотнительными поверхностями, которые размещаются под углом друг к другу. При этом они параллельны плоскостям клина. Поэтому при опускании клиновой элемент прижимается к седлу, герметично перекрывая поток рабочей среды.

По конструкции клин бывает таких видов:

• жесткий;
• двухдисковый;
• упругий.

Жесткий — сужающаяся в нижней части стальная пластина, с высокой точностью подогнанная под форму седла. Его монолитная конструкция обеспечивает высокую прочность. Однако жесткость такого затвора может приводить к его заклиниванию и к ускоренному износу уплотнительных поверхностей.

Конструкция клина двухдискового типа сформирована двумя плоскими дисками. Они жестко соединяются под углом, который соответствует углу между седловыми поверхностями. Соединение дисков уступает в жесткости цельному клину. Благодаря этому уменьшаются требования по точности подгонки. В результате достигается высокая степень герметичности перекрывания движения рабочей среды. Кроме того, уменьшается износ поверхностей уплотнения, снижается риск заклинивания запирающего элемента.

Упругий клин также образуют два диска. Однако они соединяются друг с другом не жестко, а при помощи упругого элементом. Он изготавливается проще двух предыдущих, наименее чувствителен к погрешностям в подгонке. В то же время, его срок службы меньше, чем у других видов клиньев.

Шиберные задвижки

Такие задвижки отличаются от клиновых конструкцией запирающего элемента. Он выполнен в форме диска, плоскость которого расположена перпендикулярно потоку рабочей среды. Устройство такой задвижки трубопровода позволяет устанавливать ее в системах, по которым перекачиваются загрязненные или вязкие жидкости. В том числе ее применяют в трубопроводных сетях, транспортирующих жидкости с содержанием большого количества твердых включений. Диск разрезает поток, поэтому запорная арматура отличается высокой износостойкостью и эффективностью при работе с такими средами. При этом шиберные задвижки уступают другим видам в герметичности закрытия потока и рассчитаны на небольшое рабочее давление. Их часто устанавливают в системах канализации и водоотведения.

Параллельные задвижки

По устройству и принципу действия задвижки этого класса похожи как на клиновые, так и на шиберные. Их запорный элемент выполнен из двух дисков. Это дает ему конструктивную схожесть с двухдисковым клином. Разница состоит в том, что его диски размещаются в параллельных плоскостях. Плотный прижим этих элементов к поверхностям седла выполняется за счет расположенного между дисками клинового грибка или распорной пружины.

Конструкция такой запорной арматуры обеспечивает достаточно высокую герметичность. Также эти задвижки рассчитаны на более высокий уровень внутреннего давления. Однако принцип работы параллельных задвижек обуславливает быстрый износ поверхностей уплотнения. Поэтому их лучше ставить на тех участках, где не предусматривается частое использование запорной арматурой.

Шланговые задвижки

Эта запорная арматура по устройству отличается от задвижек всех других типов. Они не имеют затвора. Рабочая среда в моделях этого класса протекает по гибкому шлангу, который проложен через корпус. При опускании в нижнее положение шпиндель оказывает давление на шланг и пережимает его. В результате полностью перекрывается поток перекачиваемой среды.

Благодаря особенностям устройства и действия задвижки шлангового типа часто применяют в трубопроводных сетях, по которым перекачивают высокоагрессивные вещества. Конструкция шланговой арматуры исключает контакт металлических деталей с транспортируемой жидкостью. Это предотвращает их химическое взаимодействие, что увеличивает долговечность задвижки.

Как устроен привод задвижки

У большинства арматуры с условным диаметром до 50 мм предусмотрено ручное управление. Привод осуществляется от маховика, который вращает оператор. Вращение передается на шток, который приводит в действие затвор. Это наиболее простой и надежный способ. Однако он требует использования мускульной силы оператора. Для уменьшения усилия может применяться механический редуктор.

Ручное управление не подходит для арматуры, установленной на трубопроводах большого диаметра, работающих под значительным давлением. В этих условиях чаще всего применяют электропривод. Это устройство привода задвижки, работающее на электродвигателе с редуктором, выходной вал которого через специальную втулку жестко соединен со штоком запорной арматуры.

Использование электропривода обеспечивает управление затвором без приложения физических усилий. Поэтому устанавливать такие задвижки можно практически без ограничений по диаметру и рабочему давлению. Кроме этого, электрический привод может применяться на арматуре, установленной в зонах, куда затруднен доступ оператора, а также в местах где действуют вредные или опасные условия. В этих случаях оборудование обеспечивает удобное и безопасное дистанционное управление запорным элементом. Кроме этого, задвижки с электроприводом можно использовать в составе систем с автоматизированным управлением.

В системах, где использование электропривода не допускается или оказывается неэффективным, применяют гидравлический или пневматический привод. В первом случае вращение штока выполняется за счет энергии потока гидравлического масла, во втором — за счет энергии сжатого воздуха.