Устройство задвижки клиновой с выдвижным шпинделем. Материалы и способы изготовления

Задвижки с выдвижным и невыдвижным шпинделем бывают разных видов в зависимости от их свойств и особенностей конструкции. Данное устройство может изготавливаться посредством литья или сварки. Первый метод характерен для изделий из стали и титановых сплавов.

Корпус задвижки может быть изготовлен при помощи технологии литья — для этого применяют специальные сплавы металлов

Технология производств не сложна:

Сначала стальные листы подают на конвейер, предварительно проверив их на наличие ржавчины либо окалины и удалив при надобности данные недостатки.

Затем их штампуют. Делается это на специальном станке, который совершает пластическую деформацию материала, зажимая лист между верхней и нижней поверхностью формовочного устройства. Получившиеся заготовки задвижек клиновых с выдвижным и невыдвижным шпинделем сваривают, тщательно проваривая все участки. Швы проверяются на крепость и износоустойчивость.

Литье также весьма распространено. Данный способ применяется относительно деталей из чугуна, алюминиевых сплавов, а также для стали. Однако детали, изготовленные таким способом, отличаются несколько худшими показателями в плане прочности и долговечности. Штампосварные задвижки с выдвижным и невыдвижным шпинделем изготавливаются из более прочного сырья и по своей конструкции более прочны.

Важной деталью являются еще и уплотнительные элементы. Их производят разных видов:

с кольцами (латунными или из фторопласта);
без колец;
с защитной антикоррозионной наплавкой;
с резиной, которой может быть покрыт клин (если задвижка клиновая).

Источник: https://postroivsesam.info/novosti/ustroystvo-zadvizhki-klinovoy-principy-raboty-populyarnyh-vidov-zadvizhek-i-ih-ustroystvo

Принцип работы задвижки. Из чего состоит задвижка

Главная » Статьи » Из чего состоит задвижка

Задвижка — это одна из наиболее распространенных разновидностей запорной арматуры для трубопроводов. Принцип действия задвижки заключается в перекрытии потока рабочей среды при помощи запирающего элемента, перемещающегося перпендикулярно оси трубопровода. Диапазон внутренних диаметров трубопроводов, в которые монтируются задвижки, варьируется от десятков миллиметров до нескольких метров, давление в трубе может приближаться к 25 мегапаскалей, а температура транспортируемой среды достигать 565 градусов. Рассмотрим подробнее из чего состоит трубопроводная задвижка и какие у нее есть плюсы и минусы.

ДОСТОИНСТВА И НЕДОСТАТКИ СТАЛЬНЫХ ЗАДВИЖЕК

По типу управления данные устройства делятся на задвижки с ручным управлением (при помощи штурвала), электрическим, гидравлическим или пневматическим приводом. Задвижки крупных диаметров как правило комплектуются редукторами, позволяющими существенно снизить усилия при перемещении затвора.

К ПРЕИМУЩЕСТВАМ ЗАДВИЖЕК ЧАЩЕ ВСЕГО ОТНОСЯТ СЛЕДУЮЩИЕ ОСОБЕННОСТИ:

простота конструкции в сравнении с другими типами запорной арматуры
малая длина устройства, облегчающая монтаж
широкий диапазон внешних условий, в которых допускается эксплуатация задвижек
низкое сопротивление потоку в открытом состоянии

В числе основных недостатков задвижек чаще всего упоминают следующие:

большое время полного открытия или закрытия
постепенный износ уплотнений в корпусе и затворе задвижки, в итоге приводящих к необходимости ремонта, который затруднительно выполнить без вывода задвижки из эксплуатации
требования к свободному пространству в месте установки задвижки, что обусловлено большой эксплуатационной высотой (в первую очередь у задвижек с выдвижным шпинделем) для обеспечения полного хода затвора.

СОСТАВНЫЕ ЧАСТИ ЗАДВИЖКИ

В зависимости от принципа действия запорной части, различают клиновые, шиберные, параллельные и шланговые задвижки. Рассмотрим из чего состоит стальная задвижка на примере клиновой задвижки со шпинделем. Корпус и крышка задвижки образуют рабочую полость, внутри которой перемещается затвор (в данном случае клинового типа). На двух сторонах корпуса располагаются соединительные узлы для монтажа задвижки в состав трубопровода. Данные узлы чаще всего предназначены для фланцевого соединения, однако также встречаются варианты с монтажом при помощи муфты или путем сварного соединения. В внутренней полости корпуса располагаются 2 седла с уплотнительными поверхностями (в зависимости от типа затвора, эти поверхности могут быть расположены под углом друг к другу или параллельно), к которым в закрытом положении герметично прилегают уплотнительные поверхности клинового затвора. При помощи шпинделя и ходовой гайки, которые составляют резьбовую пару, затвор перемещается перпендикулярно оси трубопровода вдоль которой транспортируется рабочая среда. Такой способ перемещения затвора при помощи резьбовой пары используется в случае ручного или электрического привода задвижки. Если же задвижка оборудуется гидравлическим или пневматическим приводом, то шток, прикрепленный к затвору, совершает поступательное перемещение под воздействием привода. В нашем случае шпиндель проходит через уплотнительный сальник в крышке и соединяется со штурвалом, который и является органом управления задвижкой.

Задвижка с невыдвижным шпинделем принцип работы. Какие виды задвижек бывают?

Для работы с разными веществами, циркулирующими по трубам, задвижки изготавливаются в разных исполнениях. Они различаются по:

материалу корпуса;
типу шпинделя;
материалу уплотнительных поверхностей затвора;
типу привода;
способу присоединения к трубе.

По материалу корпусных деталей выпускаются чугунные и стальные задвижки. Чугун предназначен для неагрессивных сред, таких как пресная вода и пар. Максимальное давление в трубе, при котором задвижка работает в нормальных условиях здесь не высокое – до 1,6 МПа (или 16 атмосфер).

Стальные задвижки делятся на изделия из высокоуглеродистой и легированной стали. Высокоуглеродистые сплавы предназначены для работы с водой, паром, нефтепродуктами.

А вот задвижки из легированных сплавов допускается эксплуатировать в трубопроводах, по которым обращаются агрессивные среды (кислоты, щелочи и т.д.). Максимальное давление системы – до 250 МПа.

При определении допустимых рабочих сред, надо руководствоваться ГОСТом 9.908-85г. Согласно этому документу, скорость коррозии корпусных деталей задвижки при эксплуатации не должна быть выше 0,1 мм/год.

По типу шпинделя задвижки бывают с выдвижным и невыдвижным шпинделем. Данный классификатор также влияет на область применения арматуры. К примеру, задвижки с невыдвижным шпинделем устанавливают только для чистой воды, пара и масел. А вот устройства с выдвижным шпинделем применяются для широкой номенклатуры рабочих сред.

Материал уплотнителей затвора тоже влияет на сферу применения задвижки. Для коммунальных нужд, а также для магистралей, где транспортируется вода и пар, применяются обрезиненные затворы. А вот для нефтепродуктов и других веществ, производители используют стальные затворы с наплавкой из нержавеющей стали.

По типу привода задвижки бывают:

ручные (штурвал);
механические (редуктор);
и электрические (электродвигатель).

Корпуса задвижек комплектуют 2 типами присоединения – фланцевое и сварное (под приварку, с разделкой присоединительных патрубков).

Каждая модификация задвижки имеет свои достоинства и недостатки, а также область применения.

Задвижка параллельная. Что такое параллельные задвижки?

Клапаны с параллельными задвижками в основном используются в области химического, нефтяного, природного газа, предназначенного для обеспечения изоляции и передачи потока в трубопроводной системе или компоненте в закрытом состоянии, иногда могут быть установлены на выходе насоса для регулирования или контроля потока. Он характеризуется компактной структурой, надежным закрытием и хорошими уплотняющими характеристиками, которые могут быть поставлены для работы в условиях высокого перепада давления или для тепловых целей. задвижка может приводиться в движение маховиком, электродвигателем, пневматическим и гидравлическим приводом.

Соответствующие Стандарты

Дизайн и производство: API 6D;

Концевое соединение фланца: ASME B16.5, ASME B16.47;

Концевое соединение BW: ASME B16.25;

Проверка и тестирование: API 598.

Как работает параллельная задвижка?

Параллельный затвор состоит из корпуса клапана, крышки, сборки диска, штока и верхней части, каждая сторона клапана может выдерживать полный перепад давления. Сменное двухдисковое уплотнение с двойным выпуском и блокировкой (DBB) создается за счет сочетания внутреннего давления и усилия пружины. Плавающее сиденье может автоматически сбросить давление, когда средняя камера находится под давлением. Когда давление в полости больше, чем в канале, давление в полости будет сбрасываться в канал. Когда давление на входе в канал больше, чем на выходе (клапан закрыт), давление в средней камере будет сбрасываться в канал на стороне входа. Когда давление на входе канала равно выходу (клапан полностью открыт), давление в средней камере может осуществлять сброс двухсторонних каналов. Седло клапана автоматически сбрасывается после сброса давления.

Когда давление внутри клапана (полость, впуск и выпуск) равно давлению или отсутствует, диск закрывается, и уплотнительное кольцо из ПТФЭ на поверхности седла образует начальное уплотнение. Кольцо седла может автоматически очищать уплотняющую поверхность с обеих сторон диска при каждом открытии или закрытии клапана.
Среднее давление, действующее на диск со стороны впуска, заставляя диск двигаться в направлении кольца PTFE седла выхода, сжимать до его уплотнения на металлической поверхности уплотнения седла клапана, образовывать твердое и мягкое двойное уплотнение, а именно уплотнение PTFE на металл, уплотнение металл на металл , экспортное седло также прижимается к отверстию седла корпуса на торце уплотнительного кольца седла и уплотнения клапана.
Впускное уплотнение образуется после давления в разгрузке полости, а давление среды заставляет впускное седло перемещаться к диску. В это время впускное седло производит мягкий PTFE-металлический уплотнитель и металлический-металлический уплотнитель, уплотнительное кольцо гарантирует уплотнение наружного кольца седла с корпусом клапана.
Автоматический сброс давления клапана. Когда давление в полости корпуса клапана больше, чем давление в трубе, впускное седло проталкивается к концу диска отверстия седла выше по потоку под перепадом давления, а избыточное давление между седлом выше по потоку и уплотнительной поверхностью диск корпуса клапана сбрасывается в впускную трубу.

Параллельные задвижки

Устьевое оборудование для добычи нефти и природного газа, трубопроводы для транспортировки и хранения (Class150 ~ 900 / PN1.0 ~ 16.0MPa, рабочая температура -29 ~ 121 ℃).
Трубы с взвешенными частицами.
Городской газопровод.
Водное машиностроение.

Задвижка клиновая с выдвижным шпинделем. Виды задвижек

Фланцевая задвижка представляет собой самый распространенный вид запорной арматуры, широко использующийся в системах трубопроводов диаметром до двух тысяч миллиметров. Она находят применение как в промышленности, так и в жилищно-коммунальных трубопроводах, обеспечивающих жителей теплом, водой, газом и отводом канализационных вод. При этом они способны гарантировать качественное передвижение нефтепродуктов, пара, жидкости или других сред с давлением до 25 МПа и верхним пределом температуры 565 градусов по Цельсию. Фланцевая клиновая задвижка имеет репутацию надежного и эффективного средства регулировки и контроля.
Шиберная задвижка не предназначается для регулировки потока транспортируемой среды. Она может находиться только в двух положениях — открыто или закрыто — и устанавливается на горизонтальных трубопроводах. Задвижки бывают с выдвижными или не выдвижными шпинделями. Кроме того, специалисты различают их по способу крепления, используя фланцевые или безфланцевые соединения. Конструктивные особенности состоят в наличии специального диска управления, гарантирующего быстрое поднятие или опускание рабочего штока. Перекрытие потока движения среде обеспечивают специальные сальники и уплотнители.
Задвижки параллельные имеют похожую с клиновыми конструкцию. Основное отличие состоит в наличии параллельных дисков, гарантирующих надежное закрытие доступа перекачиваемого по трубопроводу материала. Достаточно простая конструкция дает возможность обеспечить трубопровод качественной арматурой по минимальной цене, при этом гарантировать долговечность и эффективность работы системы в целом. Поскольку она имеет минимальное гидравлическое сопротивление, то является главным элементом регулировки магистральных трубопроводов для работы ЖКХ.
Задвижка шланговая обеспечивает работу транспортирующих различные среды трубопроводов. Она дает возможность быстро и максимально эффективно перекрыть движение жидкости, пара или топлива и присоединяется к трубам при помощи фланцевых соединений. Механизм представляет собой металлический корпус с расположенными внутри пережимными устройствами и специальными патрубками, гарантирующими надежность работы трубопровода, подающего топливо, пар или воду. Температура перекачиваемой среды не должна превышать 170 градусов Цельсия, а давление 1,6 МПа.

Устройство задвижки с электроприводом. Устройство электрифицированной задвижки

Строение задвижки универсально и не зависит от типа привода. Основными ее компонентами является корпус и крышка. Образуемая ими полость заполнена рабочей средой, внутри которой находится затвор. Затвор может быть выполнен в виде клина, шибера или шланга. Затвор приводится в движение шпинделем, который вместе с гайкой образуют резьбовую пару. Шпиндель является основным конструкционным отличием электрифицированных задвижек. Он может быть выдвижным и не выдвижным:

• выдвижной шпиндель. Здесь гайка и шпиндель (в открытом положении) находятся вне корпуса. Шпиндель одним концом жестко закреплен с затвором. И, чтобы была возможность полностью открывать задвижку, гайка приподнята над корпусом как раз на величину затвора. Преимуществом такой конструкции является свободный доступ и к шпинделю, и к гайке. Беспрепятственное обслуживание увеличивает срок службы. Также гарантирован меньший износ сальникового уплотнения. К недостатку относится сравнительная громоздкость за счет большой строительной высоты.

• не выдвижной шпиндель. Здесь все ключевые элементы полностью скрыты в корпусе, а ходовая гайка соединена с затвором. При вращении гайка накручивается на шпиндель перемещая тем самым затвор. Невозможность обслуживания в виду отсутствия доступа к внутренним компонентам негативно сказывается на сроке эксплуатации данной конструкции. Вместе с тем небольшие габариты таких электрифицированных задвижек позволяют использовать их в подземных коммуникациях, колодцах, нефтяных скважинах, прочее. Подробнее об электрифицированных задвижках читайте на этой странице.

Источник: https://postroivsesam.info/stati/zadvizhka-sostavnye-chasti-ustroystvo-i-princip-raboty-zadvizhki

Типы задвижек и их устройство. 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:

Клиновые (с жестким, двухдисковым или упругим клином).
Параллельные.
Шиберные.
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:

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.
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.
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 с невыдвижным шпинделем. Задвижка

Задвижка — трубопроводная арматура , в которой запирающий или регулирующий элемент перемещается перпендикулярно оси потока рабочей среды. Задвижки — очень распространённый тип запорной арматуры. Они широко применяются практически на любых технологических и транспортных трубопроводах диаметрами от 15 до 2000 миллиметров в системах жилищно-коммунального хозяйства, газо- и водоснабжения, нефтепроводах, объектах энергетики и многих других при рабочих давлениях до 25 МПа и температурах до 565 °C.

Устройство задвижки клиновой с выдвижным шпинделем. Материалы и способы изготовления 05

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

сравнительная простота конструкции;
относительно небольшая строительная длина;
возможность применения в разнообразных условиях эксплуатации;
малое гидравлическое сопротивление.

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

К недостаткам задвижек можно отнести:

большую строительную высоту (особенно для задвижек с выдвижным шпинделем, что обусловлено тем, что ход затвора для полного открытия должен составить не менее одного диаметра прохода;
значительное время открытия и закрытия;
изнашивание уплотнительных поверхностей в корпусе и в затворе, сложность их ремонта в процессе эксплуатации.
За редким исключением задвижки не предназначены для регулирования расхода среды, 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 крутящих моментов, необходимых для управления арматурой, и снижения износа уплотнительных 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 штурвала (вручную), также задвижки могут оснащаться электроприводами, гидроприводами и, в редких случаях, пневмоприводами. На задвижках большого диаметра с ручным управлением, как правило, устанавливают редуктор для уменьшения усилий открытия-закрытия.
По характеру движения шпинделя различаются задвижки с выдвижным или невыдвижным (вращаемым) шпинделем. В первом случае при открытии и закрытии задвижки шпиндель совершает поступательное или вращательно-поступательное движение, во втором — только вращательное.
Основные различия задвижек — в конструкции запорного органа, по этому признаку задвижки различаются на клиновые, параллельные, шиберные и шланговые.