Добавить в закладки

Функции и типы задвижек

Виктор, Красноярск задаёт вопрос:

Среди огромного количества запорной арматуры, представленной на рынке, мне необходимо выбрать задвижку для водопроводной системы. Подскажите, пожалуйста, какие типы задвижек существуют и какой тип этих запорных устройств лучше выбрать?

Эксперт отвечает:

Задвижку монтируют в водопроводной системе для герметичного перекрытия водяного потока в случае необходимости. В зависимости от типа задвижки она может выполнять следующие функции:

Задвижки для водоснабжения используются для герметичного перекрытия доступа воды.

• регулировать поток воды;
• служить запорной арматурой на водопроводах;
• служить запорно-регулирующим устройством на трубопроводах, предназначенных для других целей.

Приспособление для герметичного перекрывания потоков имеет свои плюсы и минусы, которые учитываются при выполнении проекта водопровода и при монтаже всех типов задвижек. Кроме водопровода эти агрегаты используют в энергетике, газотранспортной системе, отоплении, кондиционировании.

Регулирующая потоки арматура по конструкции затвора бывает параллельной и клиновой. Уплотнительные кольца параллельных моделей располагаются параллельно друг к другу, а в клиновых модификациях они расположены под углом и образуют клин. Эти типы задвижки характеризуются следующими модификациями:

• с клиновым затвором;
• с шибером;
• с устройством, адаптированным под подключение к шлангу.

Клиновые модели способны обеспечивать высокий уровень герметичности, но они очень чувствительны к перепадам температур.

Параллельные модификации бывают однодисковые или двухдисковые, они хорошо работают в условиях повышенных температур. Место их применения – металлургия и энергетика.

Запорные агрегаты отличаются способом изготовления корпусов. Корпус устройства изготавливается с помощью:

• литья;
• сварки;
• штамповки;
• комбинации из разных методов изготовления.

Классификация изделий для запуска и регулировки потоков по уплотнительным элементам подвижных деталей следующая:

• сальниковые;
• сифонные;
• самоуплотняющиеся.

Запорные изделия также имеют отличия между собой в характере передачи усилия к затвору, они комплектуются поступательным или вращательным приводом.

Запорная арматура запускается:

• в ручном режиме от маховика;
• в ручном режиме через редуктор;
• от рабочей среды;
• с помощью гидропривода;
• от электропривода;
• с помощью пневматики.

Кроме перечисленных выше существуют и другие типы классификаций изделий для открывания, закрывания и ручной регулировки подачи потоков различных жидкостей, пара, воздуха.

Для трубопроводов разного назначения используются различные виды запорной арматуры. Чтобы корректно подобрать устройство для той или иной трубопроводной системы, необходимо знать предназначение арматуры и ее технические характеристики. Рассмотрим основные виды запорных устройств более подробно.

Область применения запорной арматуры

Запорная арматура предназначена:

1. для трубопроводов, подводящих к жилым, бытовым и промышленным помещениям газ или воду и отводящих канализационные стоки. Это самая широкая сфера применения запорных устройств;
2. для трубопроводов, в которых проходят агрессивные вещества. Устройства для химической и нефтегазовой отрасли отчаются более высокой герметичностью и коррозийной устойчивостью;
3. бытовых сетей , теплоснабжения и канализации. Арматура, устанавливаемая на частных сетях, отличается небольшими размерами и простотой управления.

На трубопровод можно устанавливать только ту арматуру, которая предназначается именно для этого вида.

Разновидности арматуры запорного типа

Различают следующие типы запорной трубопроводной арматуры:

• краны;
• вентили (клапаны);
• задвижки;
• заслонки.

Классификация кранов

Запорные краны преимущественно предназначены для бытовых трубопроводов с малым давлением.

Устройство запорной арматуры-крана следующее:

• корпус;
• запорный элемент;
• рукоять;
• набор уплотнительных прокладок.

Классификация устройств может быть произведена по нескольким признакам:

• типу запорного элемента;
• методу установки.

Элементом, перекрывающим поток проходящей среды, может быть:

• шар. В соответствие с этим кран носит название шаровой (рисунок выше);
• конус в виде пробки (пробковый кран).

Крепиться к трубопроводу краны могут:

• муфтовым способом. Фиксирующие гайки наворачиваются на подготовленную на трубе резьбу;

• фланцевым способом. В качестве фиксирующих элементов выступают фланцы, соединяемые между собой болтами;
• методом сварки.

Каждый кран имеет свое условное обозначение. На маркировке, нанесенной на корпус устройства, в обязательном порядке отражаются:

• диаметр условного прохода (DN);
• условное давление, на которое рассчитано устройство (РN);
• материал, примененный для изготовления крана;
• предприятие-изготовитель;
• дополнительные справочные материалы (дата изготовления, номер партии и так далее).

Если знать маркировку, то всегда можно самостоятельно подобрать запорное устройство.

Использование вентилей

Запорный клапан () состоит из корпуса с двумя концами для крепления устройства и седла, перекрываемого затвором.

Основная отличительная особенность вентиля от крана – это высокий класс герметичности, что позволяет использовать устройство на газопроводах.

Клапан, как и кран, может присоединяться к трубопроводу при помощи муфт, фланцев или сварки.

Выпускаются вентили, приводимые в действие:

• маховиком (ручное управление);
• электроприводом (электронное управление), в том числе и с помощью дистанционного пульта управления.

Маркировка запорной арматуры – вентиля также содержит:

• условное обозначение модели устройства;
• проход;
• обозначение типа присоединения к трубопроводу;
• давление;
• материал исполнения;
• климатическое исполнение;
• документ, на основании которого вентиль изготовлен.

Предназначение и разновидности задвижек

Наиболее часто используемым элементом любых трубопроводов является задвижка. Устройство представляет собой корпус и крышку, между которыми располагается затвор.

Назначение запорной арматуры – задвижки – любые трубопроводы, диаметр которых варьируется от 15 мм до 2000 мм.

Преимуществами устройства, по сравнению с другими видами запорной арматуры, являются:

• простота обслуживания и конструкции;
• небольшие размеры;
• малое сопротивление.

Задвижки могут изготавливаться из следующих материалов:

• стали;
• чугуна;
• цветных металлов и сплавов из них.

Управление задвижками происходит:

• ручным способом (вращением рукояти);
• электроприводом;
• гидроприводом.

Задвижки с электроприводом или гидроприводом преимущественно устанавливаются на промышленные трубопроводы.

Обозначение запорной арматуры (задвижки) определяет:

• вид и наименование устройства;
• условный рабочий диаметр;
• максимальное давление в системе;
• тип привода;
• положение устройства в рабочем состоянии;
• категорию размещения;
• климатическое исполнение;
• тип соединения устройства с трубопроводом.

Назначение заслонок

Запорным элементов в заслонке является диск, который вращается вокруг оси.

Заслонки преимущественно используются на трубопроводах, имеющих большой диаметр и находящихся под небольшим давлением, так как класс герметичности устройства достаточно низкий.

Заслонка может управляться:

• маховиком, приводящим в действие ось вращения (ручное управление);
• гидроприводом;
• электроприводом.

В большинстве случаев корпус запорного устройства изготавливается из чугуна, а поворотный диск – из стали.

Устанавливаются заслонки:

• методом сварки;
• фланцевыми крепежами.

Заслонки могут использоваться в трубопроводах с химическими жидкостями и канализационных системах. Для водоснабжения или отопления практически не применяются.

Марка запорной арматуры – задвижки, а так же номер партии, диаметр, давление и область определения обозначаются на корпусе устройства аналогично ранее приведенным схемам.

Условные обозначения запорной арматуры

Каждый вид и подвид запорной арматуры, применяемой при строительстве трубопровода, имеет свое условное обозначение, которое облегчает строителям выбор устройства.

Например, вентиль проходной обозначается двумя, соединенными между собой вершинами, треугольниками.

Как обозначается иная арматура указано на рисунке ниже.

Таким образом, каждый вид запорной арматуры предназначается для определенных трубопроводов. Чтобы подобрать наиболее подходящее устройство, можно воспользоваться маркировкой, которая наносится на корпус изделия или указывается в схеме трубопровода.

Современные трубопроводы сложно представить без запорной арматуры. Задвижки, затворы, вентиля, клапана – все эти изделия позволяют регулировать давление в системах трубопроводов вплоть до полного перекрытия транспортируемой среды. Запорная арматура устанавливается на любом типе трубопровода – нефть, газ, пищевое производство, вода, пар и т.д. Ассортимент запорной арматуры разнообразен, и подбирается под любую транспортную среду и условия. Самой объемной группой запорно-регулирующей арматуры по распространению являются задвижки. Широкое применение задвижки получили благодаря универсальности конструкции и высоким эксплуатационным показателям (температура окружающей и транспортируемой среды, давление, щелочные/кислотные среды и т.д.). По степени герметичности задвижки делятся на классы А, В, C, D, B1, C1, D1. Классы герметичности регламентируются по ГОСТ 9544-2005.

• Клиновые задвижки
• Параллельные задвижки
• Шланговые задвижки
• Шиберные (или ножевые) задвижки

Если абстрагироваться от нюансов, строение задвижки в общих чертах представляет собой стальной или чугунный корпус и крышку, которые соединены между собой. От корпуса отходят присоединительные патрубки, через которые запорная арматура врезается в трубопровод. По вариативности видов присоединений можно выделить основные типы задвижек:

• Приварные – патрубки представляют собой трубы соответствующие диаметру трубы, которые с помощью электродуговой сварки врезаются в трубопровод. Встречаются не так часто.
• Фланцевые. На концах патрубков находятся фланцы, через которых и происходит монтаж на трубопроводе. Такой тип соединения более распространен, т.к. позволяет произвести быстрый герметичный монтаж задвижки, а так же обеспечивает дальнейший простой демонтаж арматуры, если таковой понадобится.
• Муфтовые задвижки – самый редкий вид присоединения, встречается до диаметра 50 мм.

Основной запорной деталью в задвижке является клин (который может быть обрезиненным, а может быть стальным). При прокручивании штока (шпинделя) клин перемещается в теле задвижки перпендикулярно движению потока среды трубопровода. В закрытом состоянии клин герметично прилегает к уплотнительным седлам, которые располагаются с двух сторон от клина чаще всего под углом. При вращении маховика (или штурвала) происходит прокручивание шпинделя вокруг своей оси, что приводит в движение сам клин. Это очень упрощенная схема клиновой задвижки, которая может отличаться в деталях у разных производителей.

Корпус задвижек может быть выполнен из латуни, бронзы, стали и чугуна. Латунные и бронзовые задвижки выпускаются в муфтовом исполнении и используются крайне редко. Стальные задвижки чаще используются при высоких температурах внутренней среды. Чугунные задвижки устанавливаются на большинстве объектов ЖКХ ввиду дешевизны и простоты монтажа, но требуют бережного отношения при установке, так как чугун очень хрупок и может расколоться при ударах, скручивании и сжатии.

В последнее время большую популярность приобрели задвижки, оснащенные электроприводом. Электропривод позволяет быстрее открыть или закрыть запорный механизм, причем делать это удаленно. Достаточно одного оператора, который будет контролировать работу задвижек на участке трубопровода.

Конструкционные типы задвижек

Так как устройства задвижек незначительно, но все же отличаются, есть смысл остановиться на каждом типе подробнее.

Клиновые задвижки — в подобных задвижках используется жесткий, обрезиненный или двусторонний клин, который плотно примыкает под углом к седлам и герметично перекрывает поток. В зависимости от эксплуатационных параметров выбирают тот или другой вариант клина:

• Жёсткий клин – позволяет достичь надежной герметичности узла, но требует высокой точности подгонки клина и уплотнительных седел (в идеале вытачивается идентичный угол на клине и седлах, только так достигается высокая герметичность устройства). Основными недостатками можно считать частые заклинивания из-за перепадов температур во внутренней среде, а так же износа резиновых прокладок и уплотнительных колец. Если механизм задвижки заклинило, то открыть ее очень сложно!
• Двухдисковый клин – такой вариант исполнения запорного механизма подразумевает два диска, соединенных между собой. Благодаря такой конструкции клин самовыравнивается при примыкании к уплотнительным седлам, что позволяет допустить некоторые огрехи при вытачивании угла седел и клина. Невзирая на то, что двухдисковый клин усложняет механизм запорной арматуры и повышает стоимость изделия в целом, плюсы такого варианта очевидны – долгий срок службы резиновых уплотнителей, надежная герметичность, меньше усилий, требуемых для открытия/закрытия механизма.
• Упругий клин – это разновидность двухдискового запорного элемента. Два диска стыкуются между собой упругим материалом, способным деформироваться и подгоняться под седла при закрытии затвора. Таким образом, упругий клин представляет собой золотую середину между жестким клином и двухдисковым. Например, упругий клин позволяет пренебречь точной подгонки к седлам, а его строение более надежное, чем у двухдискового механизма.

Параллельные задвижки от всех остальных отличаются тем, что уплотнительные кольца расположены не под углом, а строго параллельно, и сам запорный механизм представляет собой два диска, которые с помощью особого клина плотно прилегают к уплотнительным седлам.

Шиберные задвижки (которые чаще называют ножевыми) – еще более простая конструкция, в которой затвор расположен строго перпендикулярно току среды. Чаще всего устанавливается на канализациях, пульпопроводах и прочих системах, где среда густая и не требуется высокая герметичность узла. В таком случае запорный элемент как бы разрезает транспортируемый поток, за что задвижки и получили название ножевые.

Шланговые задвижки – самый необычный вид задвижек, принципиально отличающийся от остальных и встречающийся наиболее редко. Такой тип задвижек не имеет ни уплотнительных седел, ни запорного элемента как такового. Представляет собой резиновый шланг, транспортирующий чаще всего вязкую среду и проходящий через тело задвижки. С помощью штока шланг пережимается и полностью перекрывает движение в путепроводе. Обычно такие задвижки используются на трубопроводах небольшого диаметра, где в качестве среды выступают пульпа, шлам, различные примеси и т.д.

Расположение шпинделя

По типу выдвижения шпинделя задвижки можно разделить на две большие группы:

• Задвижки с выдвижным шпинделем – представляют собой конструкцию, где шпиндель вынесен за пределы корпуса задвижки, не контактируя с транспортируемой средой. Таким образом, резьбовое соединение доступно для ухода и осмотра и не подвергается коррозии в теле задвижки. Но такая конструкция имеет ряд минусов – из-за того, что при открытии потока шпиндель выдвигается из задвижки на длину, равную как минимум диаметру трубопровода, требуется место для легкого доступа к такому механизму. Из-за особенностей конструкции увеличивается масса и строительная высота, что тоже важно учитывать при проектировании трубопровода. Зато такие изделия можно устанавливать на особо важные объекты, так как срок службы сальников и прочих рабочих элементов механизма увеличен, и есть возможность контролировать состояние резьбы шпинделя и проводить своевременный ремонт и обслуживание.
• Задвижки с невыдвижным шпинделем – в таких устройствах ходовой узел гайка-шпиндель находятся полностью в теле задвижки, не выдвигаются за пределы задвижки и контактируют с транспортируемой средой. Ввиду этого шпиндель и уплотнительные элементы подвергаются коррозии среды. Такие задвижки рекомендуется ставить на трубопроводы, транспортирующие воду, нефть и прочие неагрессивные жидкости без примесей, так как в ходе эксплуатации невозможно следить за состоянием шпинделя и произвести плановый ремонт, не разбирая задвижку. Из-за этого такую арматуру не рекомендуется ставить на особо важные трубопроводы, зато они незаменимы в узких колодцах и других труднодоступных местах из-за относительно небольших габаритов.

Преимущества и недостатки задвижек

Задвижки – самый популярный тип запорной арматуры, применяющийся в нашей стране. Это обусловлено следующими преимуществами:

• Относительно простая конструкция запорного механизма;
• Сравнительно небольшая монтажная длина, что удобно для колодцев, нефтяных скважин и т.д.;
• Вариативность использования – задвижки можно применять на различных типах трубопроводов с самыми разными эксплуатационными параметрами;
• Возможность изменения направления потока транспортируемой среды в обратную сторону.
• Невысокое гидравлическое сопротивление;

Последний благоприятный фактор повлиял на широкое применение задвижек на магистральных трубопроводах, где отсутствие гидравлического сопротивления подходит для высоких скоростей и давления транспортируемой среды.

К основным минусам задвижек можно отнести:

• Длительное время открытия/закрытия механизма;
• Увеличенную строительную высоту (особенно актуально для задвижек с выдвижным шпинделем, т.к. шпиндель выдвигается как минимум на диаметр условного прохода)
• Быстрый износ резиновых уплотнительных колец, трудоемкий ремонт и обслуживание деталей внутри корпуса задвижек;
• Дорогой ремонт при невысокой цене на задвижки – зачастую ремонт задвижки составляет минимум 50% от ее первоначальной стоимости.

Невзирая на кажущуюся простоту, водопроводная задвижка представляет собой относительно сложную конструкцию, качество сборки и надежность которой напрямую влияют на рабочий процесс при подаче воды. В связи с этим, вся и прочие элементы должны соответствовать определенным стандартам, обеспечивать выполнение требуемых задач. Рассмотрим особенности этих деталей и их характеристики.

Разновидности

Водопроводные задвижки могут быть параллельного или клинового типа. В первом случае уплотнительная часть затвора размещена параллельно, без образования какого-либо угла. Такие модификации подразделяются на одно- и двухдисковые вариации.

Клиновое запорное устройство обеспечивает перекрытие ходов посредством сдвига затворов перпендикулярно движущимся потокам. Такие модификации используются при обслуживании трубопроводов с водой, паром, газами, некоторыми нефтепродуктами. Клинья могут быть цельными жесткими, упругими либо в виде спаренных дисков, покрытых высоколегированной сталью. Конструкция облегчает замену сальников при возведении системы или ее обслуживании.

Шпиндели

В зависимости от типа водопроводной задвижки, она оснащается блоком с разным направлением перемещения шпинделей. В этом плане предусмотрено два типа конфигураций:

1. Выдвижной шпиндель. В этом случае открытие и закрытие задвижек производится при помощи движений поступательного или винтового движения. Такие элементы, как правило, обладают внушительными габаритами.
2. Невыдвижной вращающийся аналог. Данный элемент меньше по высоте, применяется обычно при транспортировке воды, нефтепродуктов и прочих жидкостей, не вызывающих коррозийные процессы. Остальные потоки транспортируются через задвижки с выдвижным шпинделем.

Запорным приспособлением в конструкции служит стальная перегородка с различными параметрами, которая востребована при перекрытии газа и жидкости в случае перепада показателей давления.

Принцип работы

Водопроводная задвижка предназначена для включения или выключения потоков используемой среды. Температурная выдержка - до 225 градусов по Цельсию. Чугунный элемент на горизонтальных трубопроводах монтируется вверх маховиками с вертикальным размещением шпинделей.

На вертикальной конструкции задвижка устанавливается плашмя, а шпиндели смотрят в горизонт. Все виды рассматриваемых запорных устройств относятся к ремонтируемым типам изделий. В любой конфигурации предусмотрена возможность ручного или автоматического управления (посредством

Вторая модификация удобнее и практичнее, благодаря более широкому функционалу. При помощи кнопок можно остановить водопроводные задвижки в любых промежуточных позициях. Кроме того, автоматическая деактивация двигателей происходит при достижении запорными механизмами крайних точек. Дополнительный датчик положения затворов дает возможность увидеть, открыт или закрыт проход.

Особенности

Среди преимуществ и особенностей рассматриваемого механизма можно отметить следующие моменты:

• При использовании данной детали подача транспортируемого потока выполняется в любом направлении.
• Элемент имеет малую строительную длину.
• Наблюдается способность перекрытия жидких и вязких потоков с незначительным гидравлическим сопротивлением.
• Выдерживаемое давление - до 25 МПа.
• Возможные колебания диаметра (Ду) - 50-1200.
• Температурный предел - до 450 градусов.
• В качестве рабочей среды может выступать не только вода, но и масло, кислоты, щелочь, нефтепродукты.

Чугунная водопроводная задвижка

Подобное запорное устройство широко распространено и используется в трубопроводах с условными диаметрами проходов от 50 миллиметров до 3 метров. Модификация отличается простотой конструкции и наличием небольшого гидравлического сопротивления. Последний параметр обусловлен маховиком с ручным приводом, обеспечивающим сдвижку затворов вплоть до абсолютного перекрытия зазоров.

В зависимости от особенностей конструкции, устройство водопроводных задвижек может быть полнопроходным либо суженным. Первый вариант отличается меньшим гидравлическим сопротивлением, а также наличием большего диаметра. Уменьшенные версии применяются преимущественно в системах, где рабочая жидкость перемещается с установленными скоростями.

Отличительным элементом чугунных запорных элементов является выдвижной шпиндель, что способствует облегчению проведения технического обслуживания в связи с удобным доступом к компонентам конструкции.

Конфигурация без выдвижных штоков также имеет свои преимущества. Основное из них - компактный размер, позволяющий поместить деталь в небольших отсеках (в 1.5 раза меньше предыдущего элемента).

Стальные аналоги

Водопроводные из стали эксплуатируются в режимах «открыто/закрыто». Они применяются в качестве при наличии незамкнутого типа с номинальным давлением до одной атмосферы.

Рассматриваемые изделия классифицируются по следующим параметрам:

• Тип привода.
• Размещение ходовых узлов.
• Способ подключения к трубопроводу.
• Виды затворов.

Стальная клиновидная задвижка, в свою очередь, подразделяется на жесткие и составные модификации. В первом варианте предусмотрены цельнолитые клинья, обеспечивающие хорошую герметичность. Их недостаток - при возникновении существенных температурных колебаний элементы подвержены заклиниванию. Во избежание этого, создана задвижка с двухдисковым запирающим механизмом.

Соединение с трубопроводом

Фиксация задвижек водопроводных, диаметр которых соответствует трубопроводу, производится при помощи фланцев и болтов либо методом сварки. Второй способ считается прочнее и надежней, применяется для обработки конструкций с агрессивными жидкостями. При этом отмечается исключение протечек и отличная герметичность. Несмотря на небольшие габариты, монтаж задвижек требует внимательности и точности.

По способу изготовления рассматриваемая запорная арматура делится на следующие категории:

• Цельнолитые модификации.
• Сварные варианты.
• Штампованные аналоги.

Наиболее распространены литые задвижки, поскольку являются самыми надежными. К их достоинствам относится простота эксплуатации, малое гидравлическое сопротивление и небольшая длина. Среди минусов - затяжной период открытия и закрытия, а также наличие большой высоты. При их помощи не получится отрегулировать скорость потоков рабочей жидкости.

Независимо от видов водопроводных задвижек, они имеют похожие правила, которые необходимо соблюдать при монтаже. Выбирать систему необходимо с учетом особенностей эксплуатации. Например, если запорные элементы устанавливаются в трубопроводах с постепенным снижением рабочих потоков, корпусные части деталей испытывают высокочастотные вибрации при неполных затворах. Это провоцирует интенсивный износ изделий, вплоть до выхода из строя. В результате придется разбирать всю конструкцию, выполнять полную замену и притирку элементов запорной арматуры.

На длительность рабочего ресурса влияют такие факторы:

• Правильный монтаж.
• Подготовка рабочих плоскостей и действующей среды.

Перед установкой задвижек рекомендуется произвести пропарку поверхностей посредством горячей воды, после чего их необходимо высушить. Предварительно следует очистить также и сам трубопровод от посторонних частиц и грязи. Монтируемые элементы должны соответствовать параметрам технического паспорта. В противном случае изделие быстро придет в негодность.

Не допускается установка задвижек маховиком вниз. Это приводит к протеканию рабочих жидкостей или испарению газа.

При фланцевом соединении необходимо следить за тем, чтобы все агрегирующие элементы совмещались между собой без перекосов.

Перед монтажом запорной арматуры трубы и прочие монтируемые элементы должны быть тщательно очищены от ржавчины, масла, грязи, посторонних частиц. Только такой подход сможет гарантировать высокое качество монтажа и длительный рабочий ресурс.

В завершение

Стоит отметить, что цена задвижек водопроводных зависит от размеров и материала изготовления, а также от конфигурации. Средняя стоимость такого запорного механизма - от 5 до 60 тысяч рублей. Независимо от типов рассматриваемых элементов, они выполняют важную роль в конструкции трубопроводов различного предназначения. Главное - при выборе учитывать особенности эксплуатации, рабочей жидкости и особенности монтажа.

Задвижки шиберные – задвижки, у которых уплотнительные поверхности элементов затвора взаимно параллельны.

1.3 Задвижки шланговые