Как работает клиновая задвижка: детальный обзор конструкции

Как работает клиновая задвижка: детальный обзор конструкции

Основными деталями задвижки является корпус, крышка и сальниковый (сильфонный) узел герметизации , обеспечивающие герметичность арматуры и рабочей среды в трубопроводе по отношении к внешней среде и злин (затвор), посредством штока перемещаемый к уплотнительным поверхностям и обеспечивающий герметичностое перекрытие рабочей среды в обоих направлениях. Задвижка является двунаправленной трубопроводной арматурой с возможностью перекрытия потока среды в двух направлениях.

Клиновые задвижки различаются строением шпинделя.

При конструкции с шпинделем не выдвижного типа, узел соединения болт/гайка находится внутри шпинделя в рабочей среде, как при закрытии, так и при открытии устройства.

В варианте с выдвижным шпинделем - узел соединения шпинделя с крышкой вынесен над крышкой, поэтому в поднимается поступательными движениями за счет ходовой гайки, вынесенной за пределы рабочей среды. Эта конструкция более распространена за счет увеличения надежности ходовой гайки, находящейся за пределами действия рабочей среды.

Внутри любой конструкции клиновой задвижки есть специальные седла, размещаемые в зависимости от типа устройства под различными углами. Шток опускает клин и клин сходятся с седлами в фазе «закрыто». При смене режима при вращении шпинделя с ходовой гайкой, происходит размыкание соединения клин-седло и проход корпуса задвижки открывается. Вращение осуществляется посредством воздействия пневматическими, электрическими и ручными усилием.

Связанные вопросы и ответы:

Что такое клиновая задвижка

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.

Как клиновая задвижка работает

Задви́жка  —, в которой запирающий или регулирующий элемент перемещается перпендикулярно оси потока рабочей среды. Задвижки — очень распространённый тип. Они широко применяются практически на любых технологических и транспортныхот 15 до 2000в системах,и,, объектахи многих других при рабочихдо 25 МПа идо 565 °C .

Широкое распространение задвижек объясняется рядом достоинств этих устройств, среди которых:

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

К недостаткам задвижек можно отнести:

За редким исключением задвижки не предназначены длясреды, они используются преимущественно в качестве запорной арматуры — запирающий элемент в процессе эксплуатации находится в крайних положениях «открыто» или «закрыто».

Задвижки обычно изготовляются полнопроходными, то есть диаметр проходного отверстия арматуры примерно соответствует диаметру трубопровода, на который она устанавливается. Однако в некоторых случаях для уменьшения, необходимых для управления арматурой, и сниженияуплотнительных поверхностей, применяются суженные задвижки. Некоторое увеличение гидросопротивления при этом практически не влияет на работу системы, нежелательна установка таких задвижек лишь на магистральных трубопроводах больших диаметров.

Наиболее распространено управление задвижкой с помощью маховика (вручную, также иногда маховик называют штурвалом), также задвижки могут оснащаться(для запорной арматуры электроприводы устроены проще, чем для регулирующей, проще устроена и сигнализация положения запорного элемента, рассчитанная только на положения "открыто" и "закрыто" и не сигнализирующая о промежуточных положениях),и, в редких случаях,. На задвижках большого диаметра с ручным управлением, как правило, устанавливаютдля уменьшения усилий открытия-закрытия.

По характеру движенияразличаются задвижки с выдвижным или невыдвижным (вращаемым) шпинделем. В первом случае при открытии и закрытии задвижки шпиндель совершаетили вращательно-поступательное движение, во втором — только.

Какие материалы используются для изготовления клиновой задвижки

Корпусные детали клиновых задвижек изготавливаются из чугуна, углеродистой и нержавеющей стали, сплавов цветных металлов.

Задвижки чугунные ─ один из наиболее «заслуженных», имеющих длительный стаж работы, типов трубопроводной арматуры, лежавший у истоков современного арматурного производства. Задвижка чугунная клиновая может иметь корпус, изготовленный из серого чугуна или высокопрочного чугуна с шаровидным графитом. Для защиты от воздействия внешней среды используют различные полимерные покрытия ─ эпоксидные, полиуретановые и др.

Обладающие высокой механической прочностью задвижки стальные применяют при высоких значениях параметров (давление и температура) рабочей среды и больших диаметров трубопровода. Для использования в трубопроводных системах, перемещающих агрессивные среды, используют клиновые задвижки из нержавеющей стали. Задвижка стальная клиновая может иметь литой, штампованный, штампосварной корпус.

Для изготовления корпусных деталей небольших клиновых задвижек, используемых в системах отопления и водоснабжения, а также для перемещения сжатого воздуха, жидких углеводородов и целого ряда других сред, используют медные сплавы ─ латунь и бронзу. Задвижка латунная клиновая используется при температуре до 150-200^OC.

Клин изготавливают из чугуна и стали. Он может быть обрезиненным, например, покрытым EPDM (Ethelene Propelene Diene Elastomer) ─ каучуком на основе сополимера этилена и диенового мономера. Обрезиненный клин клиновых задвижек используют с конца пятидесятых годов XX столетия.

Уплотнительные поверхности клиновой задвижки могут быть выполнены «металл по металлу», в т.ч. с использованием твердых наплавок, лазерного упрочнения, плазменного напыления. Применяются фторопластовые кольца, запрессованные в металл, или сплошные фторопластовые покрытия. Для управления коррозионно-агрессивными или особо чистыми (например, питьевая вода) средами применяется мягкое уплотнение.

Какие типы клиновой задвижки существуют

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.

Как часто нужно менять клиновую задвижку

Чугунные задвижки – это разновидность трубопроводной арматуры, предназначенная для перекрытия потока рабочей среды. Несмотря на простой принцип работы, это оборудование отличается высокой эффективностью. С его помощью поток прерывается перпендикулярно расположенной по отношению к нему поверхностью. Задвижки из этого сплава широко используются в системах жилищно-коммунального хозяйства. Но они также применяются в промышленных трубопроводах и трубопроводах большого диаметра, за счет своего ценного преимущества – низкого гидравлического сопротивления.

Современные производители чугунных задвижек говорят о том, что срок эксплуатации их продукции составляет до 50 лет. Но многие специалисты склонны считать, что при надлежащем уходе изделия могут прослужить и дольше. Многое зависит от того, насколько соответствует оборудование параметрам самой системы и особенностям транспортируемой среды. Чтобы задвижка прослужила как можно дольше, важно выбрать для ее установки такое место, к которому можно будет легко подойти для ремонта и профилактических работ.

Срок службы чугунных задвижек зависит от особенностей среды, в которых они эксплуатируются. В агрессивных средах и в сложных условиях любое оборудование изнашивается быстрее. Хотя, следует отметить, что чугун достаточно стоек к разного рода воздействиям.

Очень важным моментом в вопросах срока эксплуатации является правильный монтаж. Чтобы задвижка долго функционировала, она должна быть правильно установлена. До того, как начать, нужно расконсервировать рабочую поверхность. Для этого ее пропаривают с помощью горячей воды и подсушивают. Поверхность, на которые устанавливаются чугунные задвижки, должна быть просушенной. Кроме того, она нуждается в очистке. Также на этом этапе необходимо проконтролировать, чтобы фланцы были очищены от консервационной смазки, каких-либо примесей. На них не должно быть грязи, песчинок, частиц окалины и т.д.

Задвижки выпускаются в большом многообразии модификаций. Важно понимать, что каждая разновидность предназначена для использования в определенных условиях. И при установке это обязательно нужно учитывать. Если ставить задвижки с соответствующими техническими параметрами, они прослужат дольше.

После того, как поверхности были очищены, прокладываются уплотнительные элементы. При установке чугунных задвижек важно предусмотреть, чтобы уплотнители были поджаты равномерно. Убедившись в этом, специалисты начинают выравнивать и фиксировать фланцы. Для этого используется болтовое соединение. Нельзя допускать перекосы или натяжения, которые угрожают деформации задвижки. Кроме того, необходимо следить за расположением маховика: он должен находиться в режимах «вверх» или «вбок». В завершении монтажа проверяются все стыки. Это необходимо, чтобы убедиться в герметичности получившегося соединения.

Чтобы чугунные задвижки служили долго, важно не только правильно их устанавливать. Большое значение имеет производитель и непосредственное качество его изделий.

Как выполнить ремонт клиновой задвижки

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.

Какие проблемы могут возникнуть с клиновой задвижкой

В число неисправностей входит нарушение герметичности, из-за чего возникают протечки, дефекты и разрушение корпуса, поврежденного коррозией или механическими нагрузками.

Задвижка не способна полностью перекрыть поток воды

Негерметичность затвора связана с износом уплотнительных элементов или их загрязнением, скоплением осадка в трубе. Узел, чтобы отремонтировать, разбирают, очищают, заменяют расходные комплектующие. Если произошло отсоединение отдельных компонентов, их устанавливают на место, заменяют набивку сальников.

Протекает в точке контакта корпуса и крышки

В большинстве случаев ликвидировать неисправность помогает более плотная затяжка болтовых соединений или замена уплотнительных прокладок.

Обнаружена негерметичность сальника

Существует три причины дефекта: неправильно подобран материал для набивки сальника, малая плотность набивки, форма шпинделя имеет отклонения от цилиндрической.

Затруднения и задержки, возникающие при перемещении затвора

Если запорный элемент загрязнен, внутри есть осадок, механизм плохо смазан, чтобы закрыть или открыть задвижку , приходится прикладывать значительные усилия. Восстановление функциональности заключается в разборке механизма, очистке и смазке комплектующих.

Маховик прокручивается

Когда при повороте маховика шпиндель не приводится в движение, нужно проверить, не замечена ли потеря шпонки, стачивание граней приводного механизма, расцепление комплектующих. Чтобы отремонтировать задвижку, восстанавливают грани штока или проводят его замену, возвращают на место фиксирующую шпонку, восстанавливают целостность конструкции.

Трещины в корпусе

При воздействии высокой температуры происходит тепловое расширение стальных деталей и последующее разрушение структуры металла. Одна из возможных причин — брак, допущенный на производстве. Если повреждения незначительные, трещину в корпусе можно заварить.

Как определить, что нужно заменить клиновую задвижку

Многие задаются вопросом о том, как выбрать и установить клиновую задвижку, ведь именно от изначального выбора и правильности установки зависит эффективность службы данной запорной арматуры. И выбор не очень сложный, но перед тем как приступать, вам необходимо определиться с некоторыми моментами. Необходимо проанализировать возможности самой задвижки и ту среду, в которой она будет работать после установки.

Очень важно понимать, в какие условия попадает задвижка, с какими трудностями ей придется столкнуться в процессе эксплуатации. Учитывать необходимо агрессивность вещества внутри системы, давление на задвижку, температуру данного вещества или газа. Правильный выбор клиновой задвижки позволяет значительно продлить срок ее службы.

Так же перед покупкой необходимо точно рассчитать пропускную способность данной задвижки. Если будет установлена задвижка с меньшей пропускной способностью, нежели это должно быть, то она будет подвергаться более серьезным нагрузкам, а сама система буде работать не так, как это необходимо. Обращайте внимание и на такое понятие как герметичность. Для различных веществ нужен различный уровень герметичности, именно поэтому в зависимости от типа вещества внутри системы, вы должны делать оптимальный выбор задвижки.

Конечно же, очень важно соблюдать правильные размеры задвижки. Данная арматура должна иметь правильный размер, что позволит вам без труда присоединить ее к трубопроводу и обеспечить его эффективную работу. Размеры имеют очень важное значение, они не только позволяют увеличить скорость и простоту монтажа. Ведь в определенных ситуациях необходимо учитывать внешние габариты задвижки. На верхней части находиться винт для закрывания и открывания задвижки. К нему должен быть свободный доступ, он должен иметь пространство для своего хода.

Помимо всего этого необходимо учитывать дополнительную функциональность во время выбора. Если задвижка будет устанавливаться в нефтяной промышленности или в системе газоснабжения, то она должна иметь систему защиты от взрыва. Если речь идет о крупной системе водоснабжения, то задвижка должна иметь защиту от гидроудара. Так же следует обратить свое внимание на метод управления задвижкой. В большинстве случаев используется ручной способ управления, но есть возможность приобрести задвижку с электрическим или любым другим приводом. Ручная задвижка будет более дешевым вариантом, но привод позволит быстрее закрывать и открывать задвижку.