Задвижки

Задвижка – вид трубопроводной арматуры, предназначенный для перекрытия потока рабочей среды. При этом запирающий элемент перемещается перпендикулярно оси потока рабочей среды. Задвижки – очень широко распространенный вид запорной трубопроводной арматуры. Задвижки применяют в системах водоснабжения, энергетических системах, линиях газо- и нефтепереработки для транспортировки воды, пара, нефти, масла и других сред при давлениях до 25 мПа, температурах до 565оС и имеют диаметр прохода от 15 до 2000 мм. Задвижки, как правило, не используются в качестве регулирующей арматуры, их запирающий элемент в процессе эксплуатации находится в крайних положениях «открыто» или «закрыто». Задвижки имеют электрический, поршневой (пневматический, гидравлический), а чаще – ручной привод.

По характеру движения шпинделя различаются задвижки с выдвижным и невыдвижным (вращаемым) шпинделем.

У задвижки с выдвижным шпинделем при открытии и закрытии задвижки шпиндель совершает поступательное или вращательно-поступательное движение вверх над ходовой гайкой, которая расположена в корпусе задвижки.

У задвижки с невыдвижным шпинделем ходовая гайка расположена на запорном узле, а при открытии и закрытии задвижки шпиндель остается неподвижным в осевом направлении.

По конструкции запорного органа (затвора) задвижки различаются на клиновые, параллельные, шиберные и шланговые.

Задвижки клиновые, принцип работы:

В клиновой задвижке сёдла в корпусе расположены под небольшим углом друг к другу. Затвор при этом представляет устройство в виде клина (жесткого, упругого или двухдискового). В положении «закрыто» клин плотно входит в пространство между сёдлами до упора.

В варианте «жесткого клина» герметичность обеспечивается повышенной точностью обработки для совпадения угла клина с углом между сёдлами корпуса. Недостаток такой конструкции – возможность заклинивания затвора в результате колебаний температуры рабочей среды, износа и коррозии уплотнительных поверхностей.

В варианте «двухдискового клина» – клин образуется двумя дисками, расположенными под углом друг к другу и жёстко сцепленными между собой. Такая конструкция дает дискам некоторую возможность подстройки дисков относительно сёдел корпуса. Этим может быть нивелированы некоторые погрешности сёдел и достигнута герметичность задвижки в положении «закрыто». Двухдисковый клиновой затвор имеет меньшую вероятность заклинивания, меньший износ уплотнительных поверхностей, меньшее усилие, необходимое для закрытия. Задвижки с двухдисковым клином имеют большую герметичность запорного органа (до класса А).

В варианте «упругого клина» – запорный элемент выполнен в виде полуразрезанного или разрезанного клина. Обе части клина при этом связаны между собой упругим элементом, имеющим возможность изгибаться при закрывании задвижки. При этом упругий клин сглаживает недостатки сёдел корпуса и увеличивает герметичность запорного органа. При высоких температурах во избежание заклинивания в положении «закрыто» целесообразнее использовать параллельные задвижки, нежели клиновые.

Задвижки параллельные, принцип работы:

В параллельных задвижках уплотнительные поверхности двух сёдел в корпусе расположены параллельно друг другу. Затвор состоит из двух дисков, которые в положении «закрыто» при помощи специального клинового грибка (распорного клина) или распорных пружин прижимаются к сёдлам, перекрывая проход рабочей среде через корпус.

Распорные клинья являются более эффективным решением, чем распорные пружины. Поэтому параллельные задвижки с распорными клиньями получили наиболее широкое распространение. Однако из-за относительно быстрого изнашивания уплотняющих поверхностей у таких задвижек их рекомендуется устанавливать в трубопроводных системах, в которых отсутствует необходимость частого их открывания и закрывания.

Задвижка шиберная, принцип работы:

Шиберная задвижка – это однодисковая, параллельная задвижка, в которой используется затвор в виде металлической пластины (шибера). Пластина движется по направляющим. Такие задвижки применяются в тех случаях, когда допускается одностороннее направление потока рабочей среды и не требуется высокая герметичность запорного органа. Они предназначены для установки в качестве запорных устройств на трубопроводах, транспортирующих канализационные стоки, шламы, пульпы, загрязнённые механическими примесями среды. Жесткая конструкция запорного узла дает возможность использовать шиберные задвижки для рабочих сред с высокими температурами и давлением. Иногда затвор выполняется в виде пластины, способной разрезать включения в рабочей среде. В этом случае задвижки называются шиберными ножевыми. Шиберные задвижки имеют минимальное сопротивление рабочей среде. Шиберные задвижки с запорным элементом, в виде металлической пластины небольшой толщины, применяются в вакуумной технике. Шиберные задвижки иногда применяют для регулирования потока, но основное их назначение — полное закрытие или открытие движения среды.

Задвижка шланговая, принцип работы:

Шланговые задвижки принципиально отличаются от других конструкций. Корпус шланговой задвижки не имеет сёдел, а затвор не имеет уплотнительных поверхностей. Рабочая среда входит и выходит в задвижку через эластичный шланг. Для достижения положения «закрыто» шланг полностью пережимается шпинделем (штоком). Шланговые задвижки предназначены для трубопроводов, транспортирующих густые, вязкие, мелкодисперсные, пульпообразные среды, а также слабоагрессивные и агрессивные жидкости. Шланги изготавливают из различных марок резин, которые обеспечивают работу задвижек при давлениях до 1,6 МПа и температурах до 110 °C. Данные задвижки имеют низкое гидросопротивление, содержат фактически единственную деталь (шланг) осуществляющую контакт с рабочей средой. Механизм пережимающего устройства может быть односторонним или двусторонним. При одностороннем механизме для перекрывания эластичного патрубка используется только верхняя часть затвора, а при двухстороннем механизме (выполненным из двух частей — верхней и нижней) – обе части, которые в процессе закрытия задвижки двигаются друг к другу.

Задвижка – особенности эксплуатации:

Задвижки обычно изготовляются полнопроходными (то есть диаметр проходного отверстия задвижки равен диаметру трубопровода). Однако в некоторых случаях для уменьшения крутящих моментов, требуемых для управления арматурой, и снижения износа уплотнительных поверхностей, применяются суженные задвижки (еще одна причина такой замены – цена на суженную задвижку обычно несколько ниже цены на задвижку без сужения). Некоторое увеличение гидросопротивления  при этом практически не влияет на работу системы. Суженные задвижки не устанавливают на магистральные трубопроводы.

Наиболее распространено управление задвижкой – с помощью штурвала (т.е. вручную).  Иногда задвижки оснащаются электроприводами или гидроприводами. На задвижках большого диаметра с ручным управлением обычно устанавливают редуктор для уменьшения усилия открытие-закрытие.

Достоинства задвижек:

• простая конструкция оборудования;
• малые строительные длины;
• допустимо любое направления подачи рабочей среды;
• малое гидравлическое сопротивление;

Последнее качество делает задвижки особенно ценными для использования в магистральных трубопроводах, для которых характерно постоянное высокоскоростное движение среды.

Недостатки задвижек:

• большая строительная высота оборудования;
• низкая скорость срабатывания (большое время, требуемое для полного открытия и закрытия);
• изнашивание уплотнительных поверхностей в корпусе и в затворе;
• сложность ремонта оборудования;
• небольшой допускаемый перепад  давлений на затворе;
• возможность получения гидравлического удара в конце хода затвора;