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
- Классификация задвижек с клином
- По типу привода:
- По материалу изготовления корпуса:
- По технологии производства корпусных деталей:
- По конструкции затвора:
- Технические характеристики
- Конструкция и принцип действия ЗКЛ
- Разновидности клиновых задвижек
- С жестким клином
- Клин с подвижными дисками
- Рекомендации по монтажу задвижки клиновой
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:
По материалу изготовления корпуса:
По технологии производства корпусных деталей:
По конструкции затвора:
Считается, что такое конструктивное исполнение наиболее удачно с точки зрения износостойкости затворного узла.
Рис. 3 Задвижка клиновая Hawle (с неподвижным шпинделем)
Технические характеристики
Основные размерные и физические параметры задвижек регламентированы ГОСТ 9698-86, согласно этому документу:
Читайте также: Фильтры для очистки воды из скважины от железа, методы и способы очистки
Рис. 4 Схема типовых ЗКЛ
Конструкция и принцип действия ЗКЛ
Конструктивное устройство задвижки клинового типа содержит следующие узлы:
Корпус. Обычно состоит из двух частей — основной с канальным проходом и крышки. В главной части корпуса также размещаются седловое углубление и муфты, фланцы или гладкостенные патрубки под приварку для состыковки с трубопроводом.
В местах соприкосновения клина с рабочей поверхностью устанавливают седельные кольца из износостойких материалов. Они могут вворачиваться, впаиваться или наплавляться с последующей обработкой.
Крышку обычно соединяют с основной частью при помощи болтов (шпилек) с гайками, укладывая между ними герметичную прокладку. В середине крышки имеется резьба для вращения шпинделя (или она отсутствует), опорные подшипники и сальниковое уплотнение, предотвращающее протечки рабочего тела наружу.
Для повышения эстетичности вида и защиты от коррозионных процессов детали корпуса покрывают эпоксидно-порошковой краской.
Приводной узел. В задвижках с ручным приводом клин перемещается за счет вращения резьбового штока маховиком (штурвалом). Для облегчения работ шпиндель сажают на поддерживающий подшипник. Для его герметизации применяют сальниковую набивку, в которой часто используют терморасширенный графит.
Различают разновидности приборов с выдвижным и невыдвижным шпинделем. При первом варианте резьбовой шток перемещается в пространстве перпендикулярно корпусу благодаря вращению по внутренней резьбе в крышке. Во втором случае шпиндель имеет гладкие стенки при вращении в отверстии крышки, а его резьба на конце связана с резьбовым каналом клина через гайку вверху и перемещает его в возвратно-поступательном направлении.
Рис. 5 Выдвижной и невыдвижной шпиндели
Клиновидный затвор. Имеет различное конструктивное исполнение, его диски обычно изготавливают из износостойкого и устойчивого к коррозии материала — бронзы, коррозионностойкой стали с содержанием хрома около 13% (нержавейки). В некоторых моделях на седельных кольцах и клине применяют сверхпрочный материал – стеллит. Это сплав на основе кобальта хрома с добавками вольфрама и (или) молибдена, наплавляемый, напыляемый или напаиваемый на детали машин и механизмов.
Иногда для повышения герметизации проходного канала в затворе используют уплотнения из этилен-пропилен-диенового каучука EPDM или иных материалов (обрезиненный клин).
Конструкция большинства задвижек сделана таким образом, что расположенные внутри корпуса седельные кольца не оказывают влияния на сечение проходного канала (утоплены в корпус).
Принцип работы задвижки заключается в следующем.
При повороте маховика клиновый затвор плавно опускается в седло и ложится своими плоскостями на седельные кольца. Так как соприкасающиеся поверхности плотно подогнаны друг к другу или имеют эластичные уплотнители, место их контакта надежно герметизируется и перекрывает поток подаваемой среды. При вращении штурвала в обратном направлении запор поднимается вверх, освобождая канал для движения рабочего тела.
Рис. 6 Обрезиненная задвижка клиновая
Разновидности клиновых задвижек
Следует указать, что любая задвижка ЗКЛ не является регулирующим элементом и рассчитана на работу только в открытом или закрытом состоянии.
В клиновых типах запирающим элементом служит заслонка с расположенными под некоторым углом рабочими поверхностями. При опускании она ложится на седельные кольца, расположенные в пространстве с аналогичным уклоном.
С жестким клином
В данной конструкции клин представляет собой цельный элемент и опускается в канал по направляющим, предотвращающим его проворачивание вокруг своей оси.
Конструкция отличается простотой и надежностью, способна выдерживать значительные давления, однако требует при изготовлении высокоточной подгонки рабочих поверхностей заслонки и седельных колец.
К недостаткам жесткого клина относят ускоренный износ рабочих поверхностей и вероятность заклинивания при изменении температур рабочей среды как результат линейного расширения металлов.
Поэтому поверхность жесткого клина нередко делают обрезиненной — покрывают эластомерами, к примеру, бутадиен-нитрильным каучуком NBR или этилен-пропилен-диеновым каучуком EPDM.
Эластичное покрытие позволяет избежать практически всех перечисленных выше недостатков жесткого затвора.
Рис. 7 Конструкция ЗКЛ с жестким клином
Клин с подвижными дисками
Данная конструкция клина включает в себя два взаимосвязанных между собой диска и обладает следующими особенностями:
Читайте также: Какими бывают задвижки для трубопроводов, устройство и принцип работы
Рис. 8 Задвижка клиновая с упругим клином — устройство
Различают следующие разновидности двухдисковых клиновидных затворов:
С упругим клином. В данной конструкции (рис. 8 слева) затвор 3 выполнен в виде двух дисков, с внутренней стороны которых расположены упругие ребра 8. После опускания клина в седельное углубление дальнейший поворот штока приводит к давлению на ребра переходной клиновидной вставки. В результате дисковые кольца раздвигаются на некоторый угол и плотно прижимаются к седлам, обеспечивая таким способом герметичность соединения.
Задвижки клинового типа выпускают как с невыдвижным, так и с выдвижным (рис. 8 справа) шпинделем.
С составным клином. Обычная конструкция задвижки подобного типа (рис. 9 слева) включает в себя клин, состоящий из двух дисков 2, между которыми помещен разжимной элемент 7. Обычно он имеет форму грибка с шарообразной поверхностью, иногда связан с резьбовым штоком.
Усилия от резьбового шпинделя 4 передается посредством внутреннего диска 1 на грибок 7, которой упирается в подпятники 3, закрепленные с внутренней стороны дисков. После того, как дисковые элементы 2 затвора легли на седельные кольца, шток 4 продолжает давить на внутренний диск 1 и грибок 7, тот в свою очередь передает усилие на дисковые подпятники, осуществляя таким способом разжим самих дисков 2.
В итоге прижимание дисков к седельным кольцам обеспечивается за счет воздействия шпинделя на их внутреннюю поверхность и с большим усилием на разжимную деталь.
Так как двухдисковая конструкция в свободном состоянии распадается, ее помещают в обойму 5.
Рис. 9 Задвижка клиновая с составным клином и двумя дисками – конструкция
Нередко встречаются двухдисковые конструкции без подпятника (рис. 9 справа).
В таких моделях при опускании затвора в седло приводное усилие передается через обойму 3 на внутренний диск 4, который упирается в дно седла. После этого дисковый элемент начинает давить на грибок 5, который своей полусферой упирается во внутреннюю поверхность дисков 1, приводя к их раздвиганию и плотному контакту с седельными кольцами.
Главное преимущество двухдисковой конструкции с составным клином — отсутствие контакта рабочих поверхностей во время опускания и подъема затвора. То есть разжимание дисков происходит только после соприкосновения затвора с седельными кольцами или дном седла, когда клин находится в рабочем положении на уровне проходного канала.
Поэтому данная задвижка ЗКЛ обладает минимальным износом рабочих поверхностей затворного узла, не требует приложения значительных усилий при подъеме и опускании клина.
Также для повышения герметизации допускается использование в седлах и клине эластичных колец.
К недостаткам конструктивного исполнения двухдисковых моделей стоит отнести наличие во всей арматуре только выдвигаемого шпинделя.
Рис. 10 Конструкция задвижек Valwe и варианты их монтажа в трубопровод из разных материалов
Рекомендации по монтажу задвижки клиновой
Обычно задвижки устанавливают специалисты государственных организаций, из чего следует, что к ним предъявляют определенные требования по соблюдению норм и правил ТБ.
Работники должны быть аттестованы, иметь средства индивидуальной защиты, обладать опытом работы с запорной арматурой.
Задвижка клиновая устанавливается в следующей последовательности:
Рис. 11 Примеры монтажа ЗКЛ
Клиновая задвижка — один из самых востребованных видов запорной арматуры для работы в трубопроводных магистралях всех сфер народного хозяйства: коммунального, производственного и ресурсодобывающего назначения. Из-за высокого спроса задвижки данной категории выпускают в широком ассортименте разных конструктивных исполнений, размерных параметров, материалов изготовления.
