Конструкция задвижек – виды, принцип работы

К одним из наиболее важных и незаменимых элементов современного трубопровода являются задвижки. В основе принципа их работы лежит полное или частичное перекрытие рабочего потока выбранной среды, при помощи одновременного сокращения проходного сечения внутри системы, состоящей из труб с сечением 5-200 см. Показатель рабочего давления может составить 4-200 кгс/см2, а температура в 565°С.

Разновидностей задвижек великое множество и каждая из них будет иметь собственные конструктивные особенности и рассчитана на использование при определенных условиях со средой с обозначенным уровнем агрессивности, а также температурным режимом. Зачастую необходимость в подобном оборудовании появляется и реализуется еще на стадии проектирования или же сборки системы трубопровода. От качества сборки и правильности выбора всех комплектующих, будет зависеть безопасность и надежность используемого оборудования и всей системы в целом.

Принцип работы и устройство

Задвижки состоят из таких элементов:

направляющего диска;
корпуса и крышки от него;
сальникового узла;
штурвала;
штока;
затвора.

Работает клиновый тип задвижек (к примеру) по принципу всеми известного домкрата, который при вращении штурвала в левую сторону, смещает установленный шток вверх, вместе с прикрепленным затвором. Направляющих дисков несколько и они крепятся с обеих сторон от затвора, и они запрессовываются под некоторым углом в подготовленное посадочное место.

По форме диски напоминают клинья. Плоский затвор округлой формы занимает место между дисками направляющего типа. Таким образом удалось добиться необходимого показателя герметичности в момент перекрытия основного рабочего потока, даже при условии высокой скорости его передвижения и высоком показателе давления. Исходя из метода выдвижения, встречаются устройства, оснащенные невыдвижным и выдвижным штоком.

Принцип функционирования

Вне зависимости от выбранной модель, задвижка, которая используется для перекрытия потока (в том числе и водопроводного), будет оснащена такими элементами:

Устройство управления. Сам узел будет состоять из вентиля (штока винтового типа), резьбой втулки и колеса махового, с помощью которых крутящий момент будет преобразовываться в перемещение затвора (поступательное). Узел будет установлен в верхней части устройства, а каждый из дополнительных элементов будет размещен в собственном чехле. Фланцы соединяют все элементы с корпусом.
Узел запорный. В него входит затвор и направляющая, которая в большинстве случаев и является основным элементом корпуса. Это позволяет повысить имеющийся уровень надежности приспособления в целом и точность перемещения его отдельных составляющих. Для изготовления деталей принято использовать высококачественную сталь, а вот затвор покрывается специальным защитным составом, который предотвращает коррозию.
Крышка и корпус. Внутри него расположена небольшая полость, где будут размещены все запорные комплектующие. Для его изготовления используется сталь или чугун. Сварка или фланцы применяются при соединении всех деталей воедино. В случае использования второго способа, замена или ремонтные работы не отнимут много времени и не составят труда. А вот работать со сварочным швом несколько сложнее, однако он остается самым проверенным и надежным методом соединения. В водоснабжении принято использовать только его.

Задвижка функционирует по такому принципу:

маховое колесо приводится в движение при помощи электрического привода или при его отсутствии, подобные манипуляции возлагаются на оператора;
шток приводится в движение посредством резьбового соединения;
шток смещается в затвор посредством направляющей;
корпус перекрывается затвором, что препятствует дальнейшему прохождению рабочей среды.

Для того, чтобы открыть затвор, понадобится провернуть маховик в обратную сторону. Если агрегат признан сильно изношенным, то ремонту он подлежать не будет. В этом случае понадобится полноценная замена.

Разновидности задвижек

Перемещение самого же затвора осуществляется перпендикулярно основному потоку, а точнее его движению. Движение обеспечивается наличием штока и шпинделя, которые взаимодействуют друг с другом. Чаще эксплуатируется шпиндель, так как с его помощью можно осуществить как ручное, так и автоматическое управление задвижкой. Исходя из конструктивных особенностей, задвижки встречаются:

Оснащенные шпинделем невыдвижного типа. Таким образом, он всегда будет находиться внутри корпуса. В этом случае легко рассчитать его строительную высоту и габариты приспособления, однако применить его можно далеко не в каждой области.
Арматура, оснащенная шпинделем выдвижным шпинделем. Таким образом удалось сделать работу агрегата еще более надежной. Нижняя часть шпинделя соединяется с затвором, и при совершении поступательных движений, верхняя его часть будет выдвигаться и постепенно перекрывать проход. В конечном итоге она сравняется с размерами хода затвора. К недостаткам следует отнести необходимость в наличии дополнительного пространства, что приведет к существенному увеличению строительной высоты.
Шланговые устройства. Они сильно отличаются от других, ведь седла у них нет, как и уплотнительных поверхностей. Среда будет перемещаться через эластичный шланг. А перекрытие потока будет происходить путем перегибания этого самого шланга. От расположения ходового узла будет зависеть в этом случае многое. Встречаются как невыдвижные, так и выдвижные конструкции.
Шиберные элементы. По сути, является своеобразным аналогом параллельного типа задвижки, однако оснащены только одним диском затвора. Показатель герметичности у них самый низкий, при сравнении с другими моделями.
Параллельные агрегаты. По сравнению с клиновыми, уплотнительные элементы располагаются параллельно друг к другу. А затвор будет оснащен сразу двумя дисками.
Клиновые задвижки. Седла у такого элемента будут находиться под некоторым углом относительно друг друга. Затвор же представлен в виде двухдискового, упругого и жесткого клина. Такое расположение позволило добиться оптимального уровня герметичности, однако в использовании и изготовлении они несколько сложнее. Помимо всего прочего, такое устройство может часто заклинивать. Клин двухдисковый состоит из двух клиньев, которые крепятся под некоторым углом. Основное отличие от двухдискового заключается в использовании эластичного материала.

Исходя из типа используемого управления

При использовании управления ручного типа, диаметр прохода составит не более 15 см. В этом случае возможно использование маховика. А вот для применения труб большего диаметра принято использовать приводы редукторного типа. При автоматизации имеющегося процесса принято использовать задвижки оснащенные электрическим приводом. В этом случае диаметр прохода составит 50 см и больше.

Также возможна ситуация, при которой расположен будет элемент в труднодоступном месте. Для того, чтобы открыть задвижку, понадобится совершить огромное количество оборотов, для которых вполне хватит оборудования средней мощности. Это полностью исключит возможность быстрого закрытия или открытия прохода.

Благодаря такой особенности, использование подобного оборудования, оснащенного электрическим приводом, ориентированного для быстрого совершения закрытия или открытия, становится невозможным, так как в подобных системах создание мощных гидравлических ударов не допускается. Для того, чтобы максимально снизить имеющуюся нагрузку, понадобится дополнительное оснащение системы байпасными линиями чуть меньше диаметра.

Преимущества и недостатки использования задвижек

Все особенности используемого оборудования задокументированы в ГОСТе №96-98-86, которое принято использовать в промышленном масштабе характеризуется такими преимуществами:

Полная универсальность. Возможность эксплуатации на магистралях абсолютно любого назначения.
Высокий эксплуатационный срок. Для изготовления отдельных элементов принято использовать только высокопрочные и качественные материалы.
Простота конструкций.
Возможность проведения ремонтных работ. Для проведения подобных манипуляций никакого специализированного оборудования не понадобится. Достаточно наличие обычного набора с сантехническими ключами и дополнительные прокладки.
Превосходные гидравлические показатели.
Приемлемые технические показатели. Выбор должен основываться исключительно на параметрах окружающей среды, используемого оборудования и данных касательно транспортируемой среды.

Недостатки подобных агрегатов:

Используются некачественные уплотнители, которые набиваются бюджетными материалами. Часто применяется в комплекте с чугунным оборудованием, и не характеризуется как особо герметичное соединение, по сравнению с торцевыми видами уплотнителя. В процессе последующей эксплуатации возникновение протечек не является редкостью.
Сам по себе чугун является достаточно хрупким материалом, поэтому даже при малейшем ударе возможна поломка изделия.
К коррозии чугун не стойкий, поэтому в течение весьма короткого промежутка времени внутренняя часть изделия покроется ржавчиной и налетов из извести. Это приведет к ухудшению показателя герметичности.
В большинстве случаев задвижки имеют весьма существенный вес, так как используются при обустройстве магистралей внушительного диаметра.