Что такое клиновая задвижка. Задвижка клиновая — назначение, классификация, характеристики, установка

Что такое клиновая задвижка. Задвижка клиновая — назначение, классификация, характеристики, установка

В отличие от бытовых коммуникаций с шаровыми кранами и вентилями, задача перекрытия потока рабочей среды в промышленных трубопроводах решается за счет применения специальной запорной арматуры. Одно из наиболее популярных и часто используемых для этих целей устройств — задвижка клиновая.

Данная разновидность арматуры имеет различные конструктивные варианты исполнения и материалы изготовления. Чтобы не ошибиться с выбором подходящих устройств, полезно изучить их области использования, разновидности, принцип работы, технические параметры клиновидных задвижек.

Рис. 1 Примеры размещения задвижек

Задвижка клиновая — назначение и область применения

Задвижкой называют тип запирающей арматуры с затворным элементом, сдвигающимся под углом 90 градусов относительно направления движения транспортируемого рабочего тела.

Обычно задвижки применяют в трубопроводных магистралях диаметром свыше 50 мм. Рабочей средой при их использовании выступают любые жидкости (нефть, обычная и морская вода), пар, газ, сыпучие вещества. Если для транспортировки используют агрессивные химические вещества или рабочее тело имеет высокую температуру, задвижки выпускают соответственно из коррозионно-устойчивых и термостойких материалов.

Стоит отметить, что чугунные задвижки по госстандарту не рекомендуется устанавливать в трубопроводы, транспортирующие газообразные вещества.

Рис. 2 Виды приводов затворной арматуры

Классификация задвижек с клином

Клиновые задвижки (ЗКЛ) в зависимости от конструкции и используемых при производстве материалов разбивают на следующие группы:

По типу привода:

Ручные — резьбовой шток (шпиндель) с закрепленным на нем клином перемещается за счет приложения физического усилия человека при вращении штурвала (маховика).

Электрические — шпиндель с затворным элементом вращает электромотор.

Гидравлические – клиновую заслонку возвратно-поступательно перемещает шпиндель, связанный с гидроприводом.

Пневматические — на шток с клином действует сжатый воздух, и он поступательно перемещается перпендикулярно транспортируемому потоку.

По материалу изготовления корпуса:

Сталь — арматура обладает наилучшими прочностными характеристиками.

Чугун — преимущества данного вида изделий – дешевизна.

Цветные металлы — арматура рассчитана на применение в химически агрессивной среде и обладает наихудшими прочностными характеристиками в сравнении со сталями и чугуном.

По технологии производства корпусных деталей:

Литые. Основной метод при изготовлении любых типов арматуры и единственный для чугуна.

Комбинированные. Корпусные детали получают методом штамповки или ковки, после соединяют между собой сваркой.

По конструкции затвора:

С цельноотлитым клином. Конструкция запорной детали выполнена из цельной заготовки с двумя скошенными контактными поверхностями.

С упругим клином. Клин состоит из двух дисковых затворов с ребрами, в которые упирается раздвигающий их пружинящий элемент.

С двумя дисками (составным клином). Между двумя рабочими дисками размещается грибообразный элемент, который прижимает их к седловым кольцам после контакта клина с ними или дном седла.

Задвижка клиновая конструкция. …конструкция клиновой задвижки

В зависимости от используемого в затворе клина выделяют несколько конструктивных исполнений клиновых задвижек:

• задвижка с жестким клином;
• двухдисковая задвижка;
• задвижка с упругим клином.

Задвижкой с упругим клином называют не только задвижку, запирающий элемент которой состоит из дисков, соединенных между собой упругим элементом. Клиновая задвижка, в подвижном элементе затвора которой связь между дисками жесткая, однако существует возможность их деформации с целью улучшить уплотнение в затворе, тоже носит название «задвижка с упругим клином».

Каждое из конструктивных исполнений клиновых задвижек обладает своими особенностями.

Имеющим широкое распространение задвижкам с жестким клином присуща высокая функциональность и хорошая герметичность в трубопроводных системах, перемещающих широкий спектр рабочих сред. Например, низкотемпературные газы или даже загрязненные среды, с которыми они справляются лучше параллельных задвижек. Впрочем, для того, чтобы эту герметичность обеспечить, требуется тщательная, с использованием трудоемких и технологически сложных операций, подгонка клина и седел. Для того чтобы дополнительно повысить герметичность, используются вторичные эластичные уплотнители. Достоинство цельного клина ─ устойчивость в переходных режимах, тогда как двухдисковый клин при открытии-закрытии задвижки может испытывать вибрации.

При применении жесткого клина отмечается ускоренный износ уплотнительных поверхностей, особенно при частой смене положений «открыто» и «закрыто». Кроме того, нельзя исключать опасность заедания клина в закрытом положении, особенно, если тот находится в нем достаточно долго. Также причинами заедания клина могут быть коррозия, износ, тепловое расширение при воздействии высоких температур. Случается, что в попытках «сдернуть» с места «застывший» клин, сгорает электромотор электропривода.

В клиновых двухдисковых задвижках, благодаря способности дисков к самоустановке, нет необходимости в столь тщательной как в предыдущем случае подгонке уплотняющих поверхностей друг к другу, а, значит, допустима меньшая точность изготовления. В таких задвижках легче восстановить плотность затвора при изнашивании уплотнительных поверхностей дисков. У них очень хорошие показатели герметичности, меньше износ и величина усилия, необходимого для закрытия задвижки, ниже вероятность заклинивания.

Но «расплатой» за эти преимущества являются бо́льшие размеры, масса и металлоемкость двухдисковых задвижек по сравнению с задвижками, в которых использован жесткий клин. Снизить металлоемкость позволяет использование упругого клина, логическим продолжением которого двухдисковый клин собственно и является.

Упругий клин, требующий небольших управляющих усилий, позволяет сделать задвижку герметичной с обеих сторон при широком диапазоне значений температуры и давления рабочей среды. Особенно ощутимы преимущества упругого клина при высокой температуре и давлении. Клиновые задвижки с упругим клином успешно функционируют на трубопроводах, транспортирующих нефть и природный газ с высокой температурой и давлением. Но с рабочими средами, имеющими в своем составе механические примеси, клиновые задвижки с упругим клином справляются хуже.

Резюмируя, можно отметить: задвижки с жестким цельным клином менее металлоемкие, зато более трудоемкие в изготовлении, чем двухдисковые. Двухдисковые больше по размерам и тяжелее, но делать их проще. Задвижки с разрезным упругим клином ─ своего рода компромисс между этими двумя парами крайностей.

Шиберная задвижка

Для термина «шибер» см. также другие значения .

Для термина «задвижка» см. также другие значения .

Ши́берная задви́жка  — задвижка , у которой запирающий элемент выполнен в виде пластины. Уплотнительные поверхности элементов затвора шиберной задвижки взаимно параллельны.

Запирающий элемент такой конструкции способен разрезать включения в жидкости, протекающей внутри тела задвижки. Отсюда вытекает и применение этого типа задвижек: фекальные стоки, целлюлозно-бумажные, нефтегаз и др.

Шиберные задвижки с запорным элементом, выполненным в виде металлической пластины небольшой толщины, широко применяются в вакуумной технике . Это обусловлено возможностью изготовления шиберной задвижки практически любого сечения при минимальной длине, при этом в открытом состоянии задвижка не содержит никаких элементов, выступающих внутрь трубы. Благодаря этому такая задвижка создаёт минимальное сопротивление остаточному газу, что крайне важно для эффективного создания высокого вакуума.

Шиберные задвижки иногда применяют для регулирования потока, но основное их назначение — полное закрытие или открытие движения среды. Шиберные задвижки часто применяются в составе нефтегазовой арматуры .

Задвижки подвержены коррозии . Для защиты от коррозии применяют задвижки из коррозионно-стойких сплавов , газотермическое напыление и плазменную наплавку коррозионно-стойких металлических покрытий.

Шиберная задвижка для трубопровода сырой нефти диаметром 28” (711 мм)

В фотографии шиберная заслонка (шибер) — светонепроницаемая пластина, защищающая фотоплёнку или фотопластинку от засветки при смене кассеты. Применялись в крупноформатных камерах , иногда — в конструкции среднеформатных фотоаппаратов (« Салют », « Киев-88 », « Киев-90 »).

Клиновые задвижки принцип работы. 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.

Задвижка клиновая из чего состоит. Особенности клиновой задвижки

Задвижка представляет собой трубопроводную арматуру. Классификация задвижек достаточно разнообразна. Но речь пойдет о клиновой. Ее конструкция предназначена для перекрытия потока рабочей среды в трубопроводе. Клиновая задвижка имеет затвор, который при выполнении действий, направленных на ее открытие или закрытие, располагается перпендикулярным образом по отношению к потоку рабочей среды.

Схема самоуплотняющихся клиновых задвижек.

Ее особенностью является непосредственно запорный элемент, имеющий форму клина. Запорные детали затвора имеют сужение к концу и закрывают собой седла задвижки, располагающиеся под углом по отношению друг к другу.

Функции клиновых задвижек следующие. Это категория запорной арматуры, имеющая предназначение осуществлять полное перекрытие потока рабочей среды. Клиновая задвижка имеет только два основных положения: открыто и закрыто.

Как действует клиновая задвижка?

Задвижка стальная клиновая с выдвижным шпинделем.

В задвижке имеется специальное седло (отверстие), именно через него рабочая среда имеет возможность передвижения. Затвор вконструкции клиновой задвижки — элемент подвижный. Он может подниматься и опускаться.

Если затвор поднят вверх, то седла (отверстия) с обеих сторон имеют положение «открыто». Это положение позволяет рабочей среде свободно протекать через задвижку и далее по штуцерам в общую систему. Если же клин находится в опущенном положении, отверстия седел перекрываются, значит, прекращается и движение рабочей среды.

Каким образом происходит поднятие клинового затвора?

Он поднимается в результате накручивания на шпиндель. Это такая часть задвижки с резьбой, затвор крепится к нему с помощью гайки. В тот момент когда шпиндель выполняет движения вращательного характера либо вращательно-поступательного, клин поднимается вместе с ним. В свою очередь, вращение шпинделя осуществляется за счет движения ручки (если это ручное управление) или электрического привода.

Классификация задвижек клиновых

Схема задвижки.

Классификация клиновых задвижек подразумевает их разделение на суженные и полнопроходные.

Полнопроходные имеют диаметральный размер отверстия колец (уплотнительных), равный диаметру трубопроводного отверстия. Если же речь идет о суженном варианте, то здесь диаметр меньше, чем отверстие в трубопроводной системе.

Еще одна классификация возможна в соответствии с характером движения шпинделя (штока). В этом случае клиновые задвижки могут быть с выдвижным либо невыдвижным шпинделем. Если шток выдвижной, то при открывании задвижки увеличивается ее высота (строительная), сам же шпиндель выполняет движение винтового характера. Невыдвижной шпиндель позволяет задвижке не менять свою строительную высоту. Движения штока в этом случае носят вращательный характер.

Что касается конструкции затворов, то они тоже могут быть различными. Например, обычная клиновая задвижка может обладать либо жестким затвором, либо упругим, либо двухдисковым. А теперь более подробно.

Клин жесткого характера — деталь цельная. Ее конструкция позволяет осуществлять достаточно плотное прилегание к отверстиям седел. Но в этом случае существует трудность его подгонки к седлам и появляется возможность заклинивания. Это, конечно же, минус такой разновидности клина.

Второй вариант клина в задвижке — двухдисковый. Это конструкция из неподвижных дисков, расположенных под углом. Такое расположение и образует клин.

А вот упругий клин в основном тоже состоит из двух дисков, но отличие его выражается в подвижном соединении. Это наиболее герметичный вариант задвижки, так как при ее использовании обеспечивается очень плотное прилегание клинового затвора к отверстиям седел. И еще один плюс этого вида: ломаются такие задвижки значительно реже других.

Преимущественные характеристики клиновой задвижки

Первое, что хочется отметить как значительный плюс, — это простая конструкция клиновой задвижки (ЗКЛ). Но это еще не все. Гидравлическое сопротивление у такого вида задвижек довольно слабое, и, конечно же, нельзя не сказать о небольшой строительной высоте.

Теперь о минусах. Здесь можно смело указывать на необходимость применения большого усилия, для того чтобы выполнить полное открытие или перекрытие рабочего органа. Ну и, строительная высота, если сравнивать с клапанами, значительно больше.

Надежность клиновых задвижек в процессе эксплуатации напрямую зависит от правильного подбора конструкции и соответствия необходимым характеристикам.