Устройство задвижек

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.