Какими бывают задвижки для трубопроводов, устройство и принцип работы

Разновидности арматуры запорного типа

Различают следующие типы запорной трубопроводной арматуры:

• краны;
• вентили (клапаны);
• задвижки https://de-arm.ru/sortament/zaporno-reguliruyushhaya-armatura/zadvizhki-stalnyie/;
• заслонки.

Классификация кранов

Запорные краны преимущественно предназначены для бытовых трубопроводов с малым давлением.

Устройство запорной арматуры-крана следующее:

• корпус;
• запорный элемент;
• рукоять;
• набор уплотнительных прокладок.

Классификация устройств может быть произведена по нескольким признакам:

• типу запорного элемента;
• методу установки.

Элементом, перекрывающим поток проходящей среды, может быть:

• шар. В соответствие с этим кран носит название шаровой (рисунок выше);
• конус в виде пробки (пробковый кран).

Крепиться к трубопроводу краны могут:

• муфтовым способом. Фиксирующие гайки наворачиваются на подготовленную на трубе резьбу;
• фланцевым способом. В качестве фиксирующих элементов выступают фланцы, соединяемые между собой болтами;
• методом сварки.

Каждый кран имеет свое условное обозначение. На маркировке, нанесенной на корпус устройства, в обязательном порядке отражаются:

• диаметр условного прохода (DN);
• условное давление, на которое рассчитано устройство (РN);
• материал, примененный для изготовления крана;
• предприятие-изготовитель;
• дополнительные справочные материалы (дата изготовления, номер партии и так далее).

Если знать маркировку, то всегда можно самостоятельно подобрать запорное устройство.

Использование вентилей

Запорный клапан (вентиль) состоит из корпуса с двумя концами для крепления устройства и седла, перекрываемого затвором.

Основная отличительная особенность вентиля от крана – это высокий класс герметичности, что позволяет использовать устройство на газопроводах.

Клапан, как и кран, может присоединяться к трубопроводу при помощи муфт, фланцев или сварки.

Выпускаются вентили, приводимые в действие:

• маховиком (ручное управление);
• электроприводом (электронное управление), в том числе и с помощью дистанционного пульта управления.

Маркировка запорной арматуры – вентиля также содержит:

• условное обозначение модели устройства;
• проход;
• обозначение типа присоединения к трубопроводу;
• давление;
• материал исполнения;
• климатическое исполнение;
• документ, на основании которого вентиль изготовлен.

Предназначение и разновидности задвижек

Наиболее часто используемым элементом любых трубопроводов является задвижка. Устройство представляет собой корпус и крышку, между которыми располагается затвор.

Назначение запорной арматуры — задвижки – любые трубопроводы, диаметр которых варьируется от 15 мм до 2000 мм.

Преимуществами устройства, по сравнению с другими видами запорной арматуры, являются:

• простота обслуживания и конструкции;
• небольшие размеры;
• малое сопротивление.

Задвижки могут изготавливаться из следующих материалов:

• стали;
• чугуна;
• цветных металлов и сплавов из них.

Управление задвижками происходит:

• ручным способом (вращением рукояти);
• электроприводом;
• гидроприводом.

Задвижки с электроприводом или гидроприводом преимущественно устанавливаются на промышленные трубопроводы.

Обозначение запорной арматуры (задвижки) определяет:

• вид и наименование устройства;
• условный рабочий диаметр;
• максимальное давление в системе;
• тип привода;
• положение устройства в рабочем состоянии;
• категорию размещения;
• климатическое исполнение;
• тип соединения устройства с трубопроводом.

Назначение заслонок

Запорным элементов в заслонке является диск, который вращается вокруг оси.

Заслонки преимущественно используются на трубопроводах, имеющих большой диаметр и находящихся под небольшим давлением, так как класс герметичности устройства достаточно низкий.

Заслонка может управляться:

• маховиком, приводящим в действие ось вращения (ручное управление);
• гидроприводом;
• электроприводом.

В большинстве случаев корпус запорного устройства изготавливается из чугуна, а поворотный диск – из стали.

Устанавливаются заслонки:

• методом сварки;
• фланцевыми крепежами.

Заслонки могут использоваться в трубопроводах с химическими жидкостями и канализационных системах. Для водоснабжения или отопления практически не применяются.

Марка запорной арматуры  — задвижки, а так же номер партии, диаметр, давление и область определения обозначаются на корпусе устройства аналогично ранее приведенным схемам.

Маркировка и виды

Задвижки бывают разных видов по материалу изготовления (чугунные, стальные), по типу затвора (шланговые, клиновые), по расположению ходового узла (выдвижной/невыдвижной шпиндель), по принципу действия (ручные, электроприводные и пневмоприводные) и по способу крепления (наиболее часто употребляются фланцевые).

Чаще всего в промышленности и жилищно-коммунальном хозяйстве для транспортировки воды применяются стальные приспособления, так как сам материал не такой тяжелый, как чугун, но по прочности и долговечности мало в чем ему уступает.

Клиновые задвижки для перегонки сточных вод распределяются еще на три подвида в зависимости от типа затвора. Это может быть жесткий, дисковый или упругий клин. Первый тип отличается несовершенствами относительно подгонки, однако более простой конструкцией. Упругий клин в некотором смысле наиболее совершенный подвид, однако, и он обладает определенными недостатками.

Чтобы лучше разбираться в разновидностях и выбрать правильное оборудование, следует хорошенько разобраться с маркировкой изделий.

Часто возникает вопрос, как расшифровать маркировку стальных задвижек? Возьмем, к примеру, задвижку 30с41нж.

Цифры и буквы на корпусе задвижки указывают на ее тип, материал изготовления, размер и прочие технические данные.

Здесь число 30 обозначает тип затвора – в данном случае это клин. «С» — это указатель материала, из которого произвели изделие. В нашем случае имеется ввиду сталь.

41 – это принятый стандартами номенклатурный номер. Часто перед этим числом ставится 5 – это означает возможность установки на оборудование редуктора для упрощения управления, либо же 9, что означает укомплектованность прибора электрическим приводом.

«Нж» — то есть нержавеющая сталь – это материал, из которого сделан затвор или защитная наплавка на него. Такое оборудование не подвергается воздействию воды и хим. веществ.

«Ру» — давление рабочего вещества (технических или сточных вод, нефти, газа и пр.).

«Ду» – это обозначение присоединительного диаметра к системе коммуникаций.

И наконец число 100 означает диаметр изделия.

Задвижки – это устройства, применяемые для перекрытия движения рабочей среды по трубопроводу. Благодаря особенностям конструкции, их можно устанавливать на магистралях разного назначения, в том числе и транспортирующих газ. Однако, данные устройства имеют и ряд недостатков, которые обязательно нужно учитывать при выборе изделия того или иного типа.

 

Материалы изготовления

Для сравнения рассмотрим 2 популярные задвижки марок 30с41нж и 30ч39р.

Стальные задвижки

Корпус 30с41нж выполнен из стали, о чем говорит буква «с» в маркировке. Приставка «нж» на конце означает, что уплотнительные поверхности дисков клина и седел корпуса изготовлены из нержавейки.

А вот из каких марок сталей изготавливаются остальные детали:

• Крышка и корпус 30с41нж отливаются из 25Л. Литера «Л» в марке обозначает, что это сталь литейная, а числовое значение «25» указывает на содержание в сплаве 0,25% углерода.
• Шпиндель изготавливается из 20Х13. В составе этой стали присутствует 14% хрома, что позволяет отнести этот сплав к коррозионностойким (нержавейка). 20Х13 относится к мартенситному классу с температурным режимом работы до 6000С.
• Диски клина и маховик отливаются из 25Л.
• Приводная гайка шпинделя – ЛС59-1 (латунь). Этот сплав относится к медно-цинковым с добавлением 1% свинца. Благодаря такому химическому составу, приводная гайка 30с41нж долгое время не подвергается механическим повреждениям при трении.
• Гайки, шпильки и болты фланцев изготавливаются из стали 35. Повышенное содержание углерода (0,35%) делает этот сплав отличным материалом для изготовления деталей, требующих точной обработки.
• Уплотнительные поверхности на клине 30с41нж изготавливают из нержавейки 13Х25Т. Эта сталь с повышенным содержанием хрома (до 30%) обеспечивает отличные показатели износостойкости. Сплав содержит 0,5% титана, что увеличивает срок службы затвора.
• Уплотнения на кольцах корпуса делают из нержавейки 08Х21Н10Г6. В химическом составе присутствует 10% никеля и 20% хрома. Такое содержание сплава обеспечивает высокое сопротивление к коррозии.

Уплотнитель сальника

Кроме металлических частей, в задвижке 30с41нж присутствует сальниковое уплотнение в виде набивки ТРГ. Этот материал предотвращает выход рабочей среды через сальник в месте входа шпинделя в корпус.

ТРГ – это терморасширенный графит. Он выпускается в виде шнура или кольца. В трубопроводной арматуре может использоваться несколько его модификаций.

Вот о чем речь:

• ТРГ-100Л. Эта набивка армируется лавсановой нитью. Также существует модификация ТРГ-100ЛФ, дополнительно пропитанная смесью с содержанием фторопласта.
• ТРГ-101Н. Здесь в качестве армирующего материала используется нержавеющая проволока.
• ТРГ-102С. Материал армирования – стеклонить.

Стальные клиновые задвижки выпускает Сибирский завод трубопроводной арматуры «СибЗТА». В технологическом процессе изготовления применяются современные материалы. Один из них – термопластичный графит, используется в сальниковом узле для герметизации системы относительно окружающей среды. Добавление термопластов в состав позволяет набивке многократно переходить в вязкотекучее и высокоэластичное состояние. Это означает, что под воздействием высоких температур рабочей среды, уплотнение не изменяет своих качественных характеристик.

 

Принцип действия задвижек

Все арматурные механизмы блокирующие жидкостные потоки в водопроводных коммуникационных системах, невзирая на принадлежность к тому или иному типу, имеют одинаковую комплектацию:

• Корпус с крышкой. Корпусная оболочка полая, в ней располагаются элементы запирающего приспособления. Корпус изготавливают из стали или чугунного сплава. Сцепление с деталями коммуникационной системы производится посредством фланцев либо с помощью сварки. Фланцевые крепления обладают несомненным преимуществом, поскольку их, в случае необходимости, легко заменить. Однако способ с применением сварки является более надежным и герметичным, поэтому в обустройстве водопроводом его применяют чаще.
• Запирающий блок. В комплектации данной детали находятся затвор и направляющая. Направляющий элемент может быть элементом корпусной обшивки, что служит гарантом надежности механизма и высокому уровню точности управления. Все составляющие узла изготавливают из стали, а поверхность затворного элемента покрывают специализированным составом, который препятствует возникновению коррозийных процессов.
• Узел управления. Конструкционные особенности управляющего узла заключаются в наличии вентиля (шток винтового типа), махового колеса и втулки с резьбой, посредством которой вращательные манипуляции служат катализатором функционирования затвора. Деталь устанавливают сверху корпуса, при этом все ее составляющие защищены индивидуальными кожухами из металла. Соединяют управляющий узел с основной конструкцией посредством фланцевых крепежей.
• Бугельный узел задвижки. Этот элемент необходим для выноса соединения шток-гайка за пределы корпусной части, чем обеспечивает защиту этих деталей от пагубного влияния среды внутри трубопровода.

Рабочий процесс задвижки заключается в нескольких манипуляциях:

1. Маховое колесо вращают посредством электроприводного устройства либо вручную.
2. Резьбовое соединение приводит в движение шток.
3. Шток обеспечивает перемещение затворной детали, что контролируется направляющей.
4. Затвор перекрывает полость корпуса, чем прерывает поток внутри трубопровода.

Чтобы восстановить подачу жидкости в системе, необходимо повернуть маховое колесо в обратную сторону.

Поскольку основная масса задвижек не подлежит ремонту, следует тщательно следить за состоянием арматуры и при необходимости заменить на новую.

Конструктивные модификации и основные типы задвижек

Задвижки бывают различных типов. Так, по типу затвора различают следующую запорную арматуру:

• с клиновым запорным элементом (клиновые);
• с параллельным запорным элементом (шиберные);
• с упругой деформацией канала задвижки под рабочую среду (шланговые).

В свою очередь, клиновые модификации могут быть с составным клином, с упругим клином и с цельным клином.

Шиберные задвижки – это разновидность запорной арматуры, у которой уплотнительные поверхности элементов затвора расположены параллельно друг к другу. Такая арматура тоже имеет ряд модификаций. Так, однодисковые шиберные модели оснащены 1 диском, который прижимается уплотнительной поверхностью к поверхности седла корпуса. В центре диска расположен шарнир, при помощи которого осуществляется передача усилия от штока на диск. Поджатие может осуществляться при помощи клиновых распоров, установленных в корпусе.

Двухдисковые же шиберные изделия могут быть как с клиновым, так и с пружинным распорами.

По способу перемещения шибера запорная арматура может быть поворотного типа и возвратно-поступательного типа. В шиберной арматуре уплотнение по шиберу осуществляется при помощи подпружиненных подвижных седел. Существуют модификации поворотного типа, которые оснащаются 2 неподвижными дисками с отверстиями, между которыми размещен подвижный диск. Во время поворота данного диска осуществляется перекрытие рабочей среды.

Использование упругих элементов гарантирует обеспечение необходимого прилегания контактирующих поверхностей дисков.

В зависимости от типа формообразования корпуса изделия могут быть:

• литыми;
• сварными;
• коваными или штампованными;
• комбинированными. 

При выборе метода изготовления корпуса изделия учитываются следующие факторы:

• программа выпуска и технологические возможности производства изделий;
• стойкость корпуса запорной арматуры к рабочей среде;
• ограничения в зависимости от условий использования изделия (температура, давление, коррозионная стойкость и пр.);
• качественные характеристики материала, используемого для изготовления корпуса.

При изготовлении запорных конструкций из металла главным типом формообразования корпуса изделий является литье. Но при высоких требованиях к прочности более предпочтительными являются штамповка, ковка или же комбинированный метод изготовления корпуса.

Существуют и другие классификации запорных изделий. Так, по типу уплотнения подвижных деталей они делятся на:

• самоуплотняющиеся;
• сильфонные;
• сальниковые.

Сальниковые задвижки – герметичность подвижных частей (штока, шпинделя) по отношению к внешней среде обеспечивается при помощи сальникового уплотнения. В сильфонных модификациях герметичность подвижных частей обеспечивается при помощи сильфона – упругой гофрированной оболочки, сохраняющей прочность и плотность при многоцикловых деформациях.

По характеру передачи усилия управления к затвору задвижки бывают:

• с приводом поступательного типа;
• с приводом вращательного типа.

По типу управления:

• от рабочей среды;
• от гидропривода;
• от пневмопривода;
• от электропривода;
• ручное через редуктор;
• ручное от маховика.