Задвижки с упругим клином: основные особенности и применение

Задвижки с упругим клином: основные особенности и применение

Этот тип трубопроводной арматуры имеет запорный элемент в форме клина, расположенный между двумя наклонными поверхностями. Принцип работы простой — клин перемещается перпендикулярно оси шпинделя, перекрывая поток рабочей среды. Различают несколько типов заслонок по жесткости клина: с жестким, обрезиненным, двусторонним и с упругим клином.

• Изделия с жестким клином обладают простой конструкцией, высокой надежностью и герметичностью. Однако, запорный клиновый узел требует тщательной подгонки клина и уплотнений, в противном случае будет нарушена герметичность. Клин установлен на шпиндель с помощью шарниров. Во время работы он перемещается по направляющим корпуса. Это позволяет применять подобные изделия при повышенных перепадах давления. Основной недостаток — опасность заклинивания системы из-за перепада температуры, быстрый износ уплотнений, усложненный ремонт.
• Двухдисковые клиновые задвижки имеют в своей конструкции два диска, размещенных под углом и соединенных разжимным элементом. Это обеспечивает самовыравнивание узла при примыкании к седлам, устраняет вероятность заклинивания и обеспечивает повышенную герметичность. Такие задвижки отличаются более сложной конструкцией и высокой стоимостью. Однако, их рабочий ресурс существенно выше, износ уплотнений ниже, а для закрытия прохода среды не требуется применять усилий. Двухклиновые задвижки имеют выдвижной шпиндель, оснащаются кольцевыми уплотнениями для более высокой герметизации Ду.
• Задвижки с упругим клином являются разновидностью двухдисковой модели. У них имеется разделенный надвое привод, в который помещен деформируемый пружинящий элемент. Благодаря подобной конструкции уплотнения могут перемещаться под углом друг к другу, что повышает герметичность контакта с седлом. Такая арматура не требует подгонки, не заклинивает в процессе работы при температурных перепадах. Однако, клин быстро изнашивается.

Связанные вопросы и ответы:

Что такое задвижки с упругим клином и как они работают

Отличительными особенностями задвижек являются: значительная строительная высота, малая строительная длина, большое усилие на привод затвора, сравнительно медленное срабатывание, малое гидравлическое сопротивление, отсутствие противодавления рабочей среды.

Эти особенности, с одной стороны, являются причиной многочисленных достоинств задвижек, предопределивших их широкое распространение, а с другой — могут накладывать некоторые ограничения на их применение.

Задвижкам свойственна относительная простота конструкции, а благодаря симметричности этой конструкции их можно использовать при любом направлении движения потока. Задвижки отличаются герметичностью. Их эксплуатируют в самых разных условиях  — в широком диапазоне диаметров труб, температур и давлений рабочей среды.

Рабочему органу задвижки не требуется преодолевать давление среды, что позволяет уменьшить усилие, необходимое для его перемещения. Поток рабочей среды движется через задвижку прямо, без смены направлений, поэтому задвижки отличаются малыми значениями коэффициента местного сопротивления в открытом положении.

Но есть несколько «но», которые необходимо учитывать. Одно из них — в силу своих конструктивных особенностей клиновые задвижки могут оказаться неэффективными в режиме регулирования, в т.ч. потому, что в промежуточном положении их затвор подвергается абразивному износу твердыми включениями, содержащимися в рабочей среде.

В общем случае задвижка состоит из нескольких основных элементов: корпуса, крышки, запирающего элемента, шпинделя.

Основное различие между задвижками состоит в конструкции запорного элемента. Большое значение при выборе задвижки имеет материал, из которого изготовлен корпус.

Задвижкам, как и клапанам, свойственно прямолинейное перемещение штока, поэтому и те и другие относят к линейной арматуре. Но между ними есть принципиальное отличие — запирающий элемент задвижки перемещается перпендикулярно к оси потока рабочей среды, тогда как запирающий элемент клапана — параллельно.

Затвор задвижек может быть выполнен в виде диска, клина или листа.

Какие основные отличия между задвижками с упругим клином и другими типами задвижек

Ворота доступны в различных конструкциях и с использованием различных технологий, что обеспечивает хорошую герметизацию для ряда применений; однако в целом его можно классифицировать как параллельный или клиновидный. К параллельным воротам относятся параллельные скользящие ворота, пластинчатые ворота и параллельные расширяющиеся ворота. Ножевые задвижки – это еще один тип задвижек, конструкция которых очень похожа на клиновые задвижки. Ниже представлены эти типы.

Клиновые ворота

Задвижки клинового типа имеют диск клиновидной формы, который установлен на двух наклонных седлах. Сплошные клинья используются в приложениях с высоким потоком или турбулентностью, например, в системах с паром. Более того, благодаря прочной конструкции значительно снижены вибрация и дребезг. В дополнение к основной силе, создаваемой давлением жидкости, затягивание штока создает значительную расклинивающую силу на седлах, что способствует уплотнению. Благодаря уменьшению трения о седла клиновидная заслонка не прилипает к седлу в случае высокого перепада давления жидкости. Следовательно, он также имеет более длительный срок службы. Разъемные клиновые диски более гибкие и могут использоваться в ситуациях, когда напряжения в трубопроводе могут привести к деформации седел клапанов.

Параллельные откатные ворота

Задвижки также можно найти в параллельной конфигурации, с плоской задвижкой и параллельным седлом. Параллельные задвижки обеспечивают герметичное уплотнение за счет использования линейного давления. Плоские ворота состоят из двух частей с пружиной посередине. Для лучшей герметизации пружина прижимает детали ближе к посадочным местам. Параллельные задвижки имеют преимущество в безопасности в условиях более высоких температур благодаря своей конструкции. В клиновых задвижках дополнительная сила сжатия на седлах может вызвать термическое заедание и ограничение открытия клапана из-за расширения. Кроме того, поскольку параллельные ворота не имеют расклинивающего действия, крутящие моменты закрытия уменьшаются, что приводит к уменьшению размеров и дешевизне приводов или уменьшению ручных усилий. Параллельные ворота защищают поверхности сидений от грязи, поскольку они скользят на место.

Плитные ворота

Плитные ворота, известные как сквозные задвижки, представляют собой цельные ворота с отверстием размером с отверстие посередине. В открытом положении отверстие совмещено с двухседельными кольцами. Такое выравнивание создает плавный поток без турбулентности. Эта уникальная конструкция обеспечивает минимальную потерю давления в системе и идеально подходит для транспортировки сырой нефти и сжиженного природного газа. Седла клапанов пока чистые. С другой стороны, полость диска может улавливать инородные частицы. В результате полость обычно содержит встроенную пробку для удаления скопившегося инородного материала во время технического обслуживания.

Параллельно расширяющиеся ворота

Две пластинчатые задвижки соединяются вместе в расширяющихся задвижках, которые обеспечивают герметизацию за счет механического расширения затвора. Когда заслонка поднята, среда может проходить через обе полости. Механическое расширение наружу для обеспечения надлежащего уплотнения обеспечивается за счет направленной вверх силы на одну пластину и остановки второй пластины ступенькой в корпусе клапана. Когда заслонки пластины закрыты, поток среды прекращается, а сила, направленная вниз (шток) на одну пластину, и сила вверх (ступенька в корпусе клапана) обеспечивают адекватное уплотнение.

Нож Ворота

В случае твердых пластиков и суспензий с высокой вязкостью, таких как бумажная масса, используется ножевая задвижка, которая прорезает материал и останавливает поток. Ножевая задвижка имеет коническую ножевидную кромку на нижней поверхности и обычно не имеет клиновидной формы. Поскольку они проходят через седла каждый раз при открытии и закрытии, эти клапаны являются самоочищающимися.

Запорные клапаны в запорных клапанах в технологических системах, электростанциях и высокотемпературные клапаны на нефтеперерабатывающих заводах – все выигрывают от этого уплотнения.

Каков принцип герметизации в задвижках с упругим клином

Клиновые и шиберные задвижки объединяет общий принцип действия – перекрытие потока осуществляется при помощи запорного элемента, перемещаемого перпендикулярно потоку. Они часто находят применение в различных отраслях. Это объясняется сочетанием рядом эксплуатационных преимуществ относительно рабочих органов иных типов.

Общие достоинства клиновых и шиберных задвижек:

• низкое сопротивление потоку в открытом положении;
• отсутствие воздействия на направление потока;
• возможность использования в средах с высокой вязкостью;
• небольшая монтажная длина;
• простота конструкции.

В тоже время шиберные и клиновые задвижки имеют ряд конструктивных отличий друг от друга, ограничивающих возможность использования в определенных условиях или напротив делающих наилучшим решением в данной ситуации одной из них. Кроме того, арматура каждого типа выпускается с различными вариациями запорного органа, что также напрямую влияет на особенности её работы.

Клиновые задвижки особенности конструкции, разновидности и сфера применения

В клиновых задвижках перекрытие проходного отверстия осуществляется при помощи запорного элемента в виде заглушки, края которой расположены под углом к направлению его движения и параллельны поверхности седла, но не друг другу.

Задвижка с жестким клином обеспечивает отличную герметичность, но в то же время требует предварительной притирки взаимодействующих поверхностей. Кроме того, последние достаточно быстро изнашиваются, а под действием коррозии и высокой температуры рабочий орган может заклинить в положении «закрыто». Вышеперечисленных недостатков лишены задвижки с упругим клином и двухдисковые клиновые задвижки. В них рабочий элемент имеет составную конструкцию, обеспечивающую плотное прижатие к седлу даже без предварительной подгонки.

Применение клиновых задвижек обоснованно в тех случаях, когда необходимо обеспечить герметичное перекрытие сечения трубопровода. Они активно используются в системах водоснабжения, а также при транспортировке углеводородов и агрессивных сред, не разрушающих уплотнитель и корпус арматуры. Их не следует применять для перекрытия потока кристаллизирующейся или содержащей твердые частицы средой.

Шиберные задвижки особенности конструкции, виды и области применения

Шиберные задвижки оснащаются затвором в виде пластины или диска, располагающийся перпендикулярно трубопроводу и полностью перекрывающему его при закрытии. Уплотнительные поверхности расположены по обе стороны строго параллельно относительно друг другу, поэтому данную разновидность запорной арматуры также называют параллельной.

В зависимости от формы и конструкции запорного элемента различают ножевые, однодисковые и двухдисковые шиберные задвижки. Последние способны обеспечить наилучшую герметичность при закрытии. Если же основным требованием, предъявляемым к арматуре, является способность выдерживать перепады давления и температуры, то целесообразно использовать ножевые и дисковые.

Шиберные задвижки могут эффективно использоваться в тех случаях, когда необходимо обеспечить быстрое перекрытие сечения и отсечь поток с различными нетвердыми включениями. К примеру, их активно применяют в системах водоотведения и транспортировки иных сред, загрязненных посторонними механическими примесями, сыпучих материалов, а также в системах вентиляции и дымоходах. В отличие от клиновых, их можно использовать для регулирования расхода путем частичного перекрытия трубопровода.

В каких отраслях промышленности чаще всего используются задвижки с упругим клином

Клиновые задвижки: Этот тип задвижек характеризуется наличием затвора в форме клина, который перемещается между двумя наклонными поверхностями для перекрытия потока жидкости или газа. Клиновые задвижки могут быть жесткими, обрезиненными, двусторонними и упругими.

Жесткий клин: Эти изделия отличаются простой конструкцией, жесткостью, надежностью и герметичностью. Они требуют точной подгонки клина и уплотнений, а также могут функционировать с высокими перепадами давления. Недостатками таких задвижек являются возможные заклинивания из-за температурных перепадов, износ уплотнительных колец и сложности в ремонте.

Двухдисковый клин: Этот тип задвижек имеет два диска, соединенных разжимной деталью под углом. Такая конструкция позволяет задвижке выравниваться при примыкании к седлам, обеспечивая высокую герметичность затвора и исключая заклинивание.

Двухклиновые задвижки: Они сложнее по конструкции и более дорогие, но обладают длительным сроком эксплуатации и меньшим износом седельных поверхностей. Закрытие условного прохода не требует значительных усилий благодаря выдвижному шпинделю и кольцевым уплотнениям на дисках для повышенной герметичности.

Упругий клин: Это разновидность задвижек с двухдисковым клином, где привод разделен на две части с пружинящим элементом между ними. Такая конструкция обеспечивает лучший контакт уплотнений с седлом, и изделия не требуют высокоточной подгонки, исключают заклинивание при перепадах температур, но подвержены стиранию поверхностей клина.

Этот разнообразный выбор позволяет подобрать подходящую задвижку, соответствующую особенностям и требованиям конкретного трубопроводного проекта.

Шиберные задвижки — уникальный тип арматуры для трубопроводов

Шиберные задвижки отличаются особым расположением дискового затвора и седел, которые расположены параллельно друг другу. Этот тип задвижек работает по простому принципу — при опускании шиберного механизма, он герметично перекрывает условный проход, как бы разделяя поток среды. Шиберные задвижки широко используются в канализационных системах, трубопроводах и других трубопроводах с плотной и густой средой, которая не требует высокой степени герметичности. Еще одним преимуществом таких задвижек является их простота в обслуживании и возможность легкого ремонта.

Шланговые задвижки — необычное решение для особых условий

Шланговые задвижки представляют собой редкий тип арматуры, который отличается от других тем, что не имеет уплотнительных седел, а затворный элемент представляет собой гибкий шланг, который может сжиматься с помощью штока. Такая конструкция обеспечивает высокую коррозионную устойчивость, позволяет перекачивать вязкие и химически активные среды. Шланговые задвижки обычно применяются в трубопроводных системах с небольшим условным проходом, где основной средой являются пульпа, примеси, шлам и другие подобные материалы.

Оба типа задвижек представляют интересные решения для специфических ситуаций, и их применение может обеспечить эффективное и надежное функционирование трубопроводных систем в зависимости от требований и условий эксплуатации.

Какие преимущества использования задвижек с упругим клином перед другими видами задвижек

1 - корпус; 2 - седло; 3 - клин; 4 - уплотнительная прокладка; 5 - шпиндель; 6 - верхняя крыш­ка; 7 - направляющая втулка; 8 - сальник; 9 - натяжной фланец; 10 - бугель; 11 - гайка; 12 - ма­ховик

Достоинствами клиновых задвижек с цельным кли­ном являются высокая герметичность в закрытом поло­жении и незначительность усилия, необходимого для обес­печения уплотнения. Недостатки таких задвижек: необ­ходимость применения направляющих для перемещения затвора, повышенный износ его уплотняющих кромок, склонность к заклиниванию при высоких температурах, трудоемкость первоначальной притирки затвора.

С тем чтобы устранить часть этих недостатков, кроме задвижек с цельным клином выпускают задвижки с со­ставным и с упругим клином. В первом случае клин состо­ит из двух дисков, между которыми помещен разжимной элемент, выполненный в виде грибка с шаровой поверх­ностью. Благодаря такой конструкции износ уплотнитель­ных поверхностей затвора и седел существенно умень­шился. Задвижка с упругим клином отличается тем, что он выполнен в виде разрезанного клина, части которого

связаны между собой упругим элементом. Благодаря та­кой конструкции уплотнительные поверхности клина могут поворачиваться друг относительно друга на неко­торый угол, что обеспечивает их лучшее прилегание к уплотнительным поверхностям седел. Соответственно, достигается более высокая герметичность. Однако уси­лие приводов при открывании таких задвижек больше, чем у задвижек с цельным клином.

Общим недостатком задвижек с составным и с упру­гим клином является их более высокая стоимость.

В параллельных задвижках (рисунок ниже) уплотнитель­ные поверхности седел параллельны друг другу. Затвор в них называют диском, или шибером (отсюда другое на­звание параллельных задвижек — шиберные).

Каковы недостатки задвижек с упругим клином

Чтобы сделать комфортной и безопасной подачу воды и отопления в здания различного предназначения, важно не только выбрать правильные трубы и хорошо их уложить. Здесь важна каждая деталь, в том числе и арматурное оборудование. Задвижки используются во всех видах стальных систем. Чтобы правильно выбрать продукт, следует ознакомиться с его особенностями, плюсами и минусами.

Клиновые задвижки применяют для отключения-подачи потока жидкости в трубопроводах самого разного назначения

Основные характеристики

Задвижка клиновая – это один из видов запорного арматурного оборудования для трубопроводов различного предназначения.

Она применяется для систем горячего и холодного водоснабжения, отопительных коммуникаций. Кроме того, устройство используют в системах, предназначенных для транспортировки жидких углеводородов, сжатого воздуха, а также других химикатов, к влиянию которых материал изделия невосприимчив.

Клиновая задвижка также популярна в газотранспортной и нефтяной промышленности, в сфере энергетики и системах жилищно-коммунального хозяйства.

Применяется такая деталь исключительно в роли запирающего элемента, так как режим эксплуатации предполагает только две фазы – открыто/закрыто (т.е. без промежуточных фаз).

Обратите внимание

Клиновая задвижка — это вариант запорной арматуры, с ее помощью можно только перекрыть или открыть движение носителя по трубопроводу

Изготавливают такое устройство из различных материалов по разным методикам. В зависимости от этого они распределяются на типы, которые используются для конкретных целей, в зависимости от свойств.

Плюсы запорного устройства

Популярность задвижек клиновых латунных на рынке сантехнического оборудования и в сфере промышленности обоснована существенными преимуществами деталей. Среди них:

• несложная комплектация. Простота конструкции изделия облегчает работу с ним, а также установку и ремонт;
• небольшая строительная длина;
• малое гидравлическое сопротивление;
• универсальность. Сталь – плотный и прочный материал, невосприимчивый к коррозии и влиянию некоторых химических веществ. Поэтому такое устройство можно применять в самых разных системах как по напору, скорости транспортировки рабочего вещества, так и по объемам. Кроме того, широк и сам спектр веществ, для работы с которыми можно применять задвижки;
• долговечность. Благодаря свойствам материала и простоте конструкции, клиновая задвижка с невыдвижным или выдвижным шпинделем будет служить долго и бесперебойно, а если и потребуется ремонт, то он не окажется слишком сложным и дорогостоящим;
• возможность транспортировки веществ в обоих направлениях;
• простота использования. Вам не потребуется больших усилий для открытия/закрытия. Кроме того, для большего облегчения этой задачи в крупных системах устанавливают редуктор;
• плавность при закрытии. Использование такого оборудования как латунная задвижка с невыдвижным или выдвижным шпинделем способствует обеспечению безопасности от гидравлических ударов, в некоторых случаях приводящих к деформированию и даже нарушениям целостности трубопровода.

Как правильно установить задвижку с упругим клином

Клиновые задвижки — неотъемлемый элемент в системах трубопроводов, обеспечивающий перекрытие потока рабочей среды в нефтяных, газовых и водопроводных сетях. Эти устройства выделяются своей надежностью и долговечностью, однако в процессе эксплуатации могут возникать различные неисправности, которые требуют своевременного обнаружения и квалифицированного устранения.

Основные неисправности клиновых задвижек

Несмотря на высокий уровень надежности, клиновые задвижки подвержены ряду типичных неисправностей, каждая из которых требует определенных методов диагностики и ремонта. Основные из них:

• Износ сальникового уплотнения. Длительная эксплуатация или агрессивная рабочая среда могут привести к износу сальникового уплотнения. Это проявляется в виде утечек, что может вызвать не только потери рабочей среды, но и снижение эффективности всей системы.
• Заедание клина. Клин может застревать в закрытом или открытом положении вследствие коррозии, накопления отложений или механических повреждений корпуса задвижки. Такая неисправность значительно затрудняет управление задвижкой и может стать причиной аварийной ситуации на производстве.
• Повреждение корпуса и затвора. Корпус или затвор задвижки могут получить повреждения в результате механического воздействия, коррозийных процессов или из-за производственного дефекта. Такие повреждения часто требуют сложного ремонта или полной замены компонента.
• Нарушение герметичности фланцевых соединений. Фланцевые соединения задвижки могут терять герметичность вследствие неправильной установки, повреждения уплотнительных прокладок или из-за деформации фланцев. Это ведет к утечкам и ухудшению общей эксплуатационной надежности системы.
• Износ ручного или автоматического привода. Приводы задвижек, будь то ручные или автоматизированные, могут выйти из строя из-за износа или неисправности механических компонентов, электрических или пневматических элементов управления.

Как обслуживать задвижки с упругим клином, чтобы обеспечить их долговечность

1. Повышенная прочность и долговечность : Современные материалы, такие как высокопрочная сталь, алюминиевые сплавы или композиты, улучшают механическую прочность швартовных клиньев. Эти материалы устойчивы к износу и деформации, обеспечивая надежную работу при больших нагрузках и высоком напряжении.
2. Улучшенная коррозионная стойкость : Использование материалов с превосходной коррозионной стойкостью, таких как нержавеющая сталь или композитные материалы, защищает швартовные клинья от суровых морских условий, продлевая срок их службы и снижая требования к техническому обслуживанию.
3. Уменьшенный вес : Легкие материалы, такие как алюминиевые сплавы или композиты, значительно снижают общий вес швартовных клиньев, что может улучшить управляемость во время установки и снизить общий вес судна.
4. Более высокая несущая способность : Современные материалы с оптимизированными структурными свойствами позволяют швартовным клиньям выдерживать большие нагрузки , рассчитанный на более крупные суда и более сложные условия швартовки.
5. Усталость Сопротивление : Материалы с превосходной усталостной прочностью гарантируют, что швартовные клинья смогут выдерживать циклические нагрузки в течение длительных периодов времени без образования трещин или поломок.
6. Настраиваемость и гибкость дизайна : Современные технологии производства и материалы обеспечивают большую гибкость проектирования, позволяя производителям изготавливать швартовные клюзы, соответствующие конкретным типам судов или эксплуатационным требованиям.
7. Экономическая эффективность на протяжении жизненного цикла : Хотя первоначальные затраты могут быть выше, долговечность, снижение потребности в обслуживании и улучшенные характеристики швартовных клиньев из усовершенствованного материала часто приводят к снижению общей стоимости владения.

Какие материалы используются для изготовления упругих клиньев

В клиновой задвижке плоскости запорного элемента и уплотнительные седла расположены под углом друг к другу. Клин может быть жестким или состоять из двух дисков, соединенных между собой.

Задвижка с жестким клином отличается более простой конструкцией, однако не лишена некоторых недостатков. Для герметичного перекрытия рабочей среды угол клина и уплотнительных седел должны точно совпадать. Для движения шпинделя требуются значительные усилия, а перепад температур может вызвать деформацию запорного элемента и заклинивание задвижки.

Дисковая задвижка не требует такой точности совпадения углов клина и седел, поскольку затвор обладает некоторой возможностью самовыравнивания или самоустановки. Движение шпинделя в дисковой задвижке легче, чем в устройстве с жестким клином, но такая конструкция отличается большими размерами.

Задвижка с упругим клином обладает еще большей способностью к самовыравниванию, поскольку в ней диски затвора соединены между собой упругим элементом. Устройство такой задвижки позволяет герметично перекрывать рабочую среду даже если угол посадочных седел не точно совпадает с углом клина. Такая запорная арматура обладает большей надежностью чем устройство с жестким клином и меньшими размерами, чем обычная дисковая задвижка.

Параллельная задвижка представляет собой вариант клиновой задвижки, у которой диски клина и уплотнительные седла расположены параллельно. Такая конструкция задвижки значительно снижает вероятность заклинивания в закрытом положении. Подобные запорные устройства часто применяются в трубопроводах, подверженных перепадам температур.

Тип клина выбирается производителем задвижки исходя из ее эксплуатационных характеристик. Так, задвижка 30ч6бр, Ду 50, как правило, имеет дисковый параллельный клин.