Что такое выдвижной и невыдвижной шпиндель в задвижке?

основной инструмент трубопровода, который способен перекрыть поток вещества. Разновидностей данного устройства на рынке трубопроводной арматуры много. Одни предназначены для коммунальщиков, другие – для газовиков и нефтяников. Третьи…

Чтобы сделать выбор, надо знать:

• какие виды задвижек бывают;
• в каких рабочих средах допускается их эксплуатировать;
• как их устанавливать;
• и хранить.

Обо всех нюансах вы узнаете, прочитав этот обзор.

Область применения

Задвижка относится к запорной арматуре. Ее используют для полного перекрытия потока рабочей среды в трубе.

В технологии работы разных предприятий, имеющих на балансе трубопроводные системы, встречаются процессы, осуществить которые без использования задвижки невозможно.

А вот в каких отраслях используется задвижка:

• городские коммунальные сети;
• нефтяная и газовая отрасль;
• судостроение;
• пищевая и строительная промышленность.

Практически любое выпускающее и эксплуатирующее производство, имеющее самую малую трубопроводную сеть, нуждается в устройствах запорной арматуры. Задвижка – самый распространенный ее представитель.

Преимущества и недостатки

Задвижку из чугуна относят к популярной разновидности запорной арматуры, которую используют в энергетике, промышленности, ЖКХ, сельском хозяйстве. Изделие является простой и надежной и универсальной системой, долго служит. Задвижка закрывает или открывает проходящий объем с помощью всего двух положений.

К плюсам запорных изделий относят следующие моменты, которые характеризуют их как:

• простые по устройству;
• компактные по объемам;
• устойчивые к коррозии и химическим воздействиям;
• имеющие низкое гидравлическое сопротивление;
• универсальные (для разных рабочих сред);
• долговечные при использовании;
• устойчивые к разным внешним условиям.

К минусам чугунных конструкций относят:

• вероятность повреждений;
• изнашивание деталей, плохо поддающихся ремонту;
• потребность во времени, чтобы закрыть или открыть конструкцию.

Преимуществ у чугунной задвижки намного больше, чем недостатков.

ВАЖНО! Чтобы предотвратить нарушение целостности чугунной арматуры, запрещается ее деформировать.

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.

выдвижной шпиндель — со всех языков на русский

• 1 выдвижной шпиндель

Большой англо-русский и русско-английский словарь > выдвижной шпиндель

Англо-русский словарь технических терминов > выдвижной шпиндель

Большой англо-русский и русско-английский словарь > ram-type spindle

Большой англо-русский и русско-английский словарь > spindle bar

Англо-русский словарь технических терминов > ram-type spindle

Англо-русский словарь технических терминов > spindle bar

Англо-русский словарь по машиностроению > bar spindle

Англо-русский словарь по машиностроению > cartridge spindle

Англо-русский словарь по машиностроению > sliding spindle

Англо-русский словарь по машиностроению > traversing spindle

English-Russian dictionary of mechanical engineering and automation > feed-out spindle

English-Russian dictionary of mechanical engineering and automation > quill-spindle

English-Russian dictionary of mechanical engineering and automation > ram-type spindle

English-Russian dictionary of mechanical engineering and automation > sliding spindle

English-Russian dictionary of mechanical engineering and automation > spindle bar

Англо-русский словарь по машиностроению > transfer spindle

Англо-русский словарь нефтегазовой промышленности > rising stem

English-Russian big polytechnic dictionary > ram-type spindle

English-Russian big polytechnic dictionary > sliding spindle

English-Russian big polytechnic dictionary > ram-type

Принцип действия

Задвижка предназначена для остановки потока вещества в магистрали. Основная подвижная деталь – затвор, расположенный перпендикулярно оси потока.

Задвижки монтируются в трубопроводы, по которым обращаются

• вода;
• пар;
• газ;
• нефтепродукты;
• химические вещества.

При помощи штурвала (1) и ходовой гайки (2) приводится в движение шпиндель (6), закрепленный Т-образным способом с затвором (9). Вращение гайки передается шпинделю, который, посредством вращательно-поступательного движения, открывает/закрывает затвор.
На разрезе справа видно, что затвор и часть шпинделя находится непосредственно в рабочем пространстве, контактируя с веществом, циркулирующем в трубе. Чтобы не допустить выхода вещества в окружающую среду, подвижная часть герметично изолирована при помощи откидных болтов сальника (4).

Сам сальник комплектуется набивкой, плотно намотанной на гладкую часть шпинделя (шток), являющуюся уплотнителем. Кроме этого, уплотнитель помещается в специальную проточку фланцевого соединения крышки (5) и корпуса (7).

Для фиксации задвижки используются присоединительные фланцы (8), которые также уплотняются при помощи прокладки – паронита.

На рис. 2 изображена стальная клиновая задвижка с выдвижным шпинделем. При вращении штурвала, шпиндель выдвигается вверх, открывая затвор, для полноценного вывода которого в устройстве предусмотрен бугельный узел (3). Высота этого узла выполняется не менее чем 1 диаметр условного прохода.

Задвижки выпускаются в разных модификациях.

Самые популярные:

• 30ч6бр;
• 30с41нж;
• 30с15нж;
• 30с64нж.

После изготовления, каждая задвижка подвергается заводским испытаниям на прочность корпусных деталей и герметичность затвора.

С невыдвижным шпинделем

Кроме задвижки с выдвижным шпинделем, представленной на рис. 2, изготавливаются устройства с невыдвижным шпинделем. Их основной чертой является меньшая строительная высота.

Задвижки с невыдвижным шпинделем устанавливаются в стесненных условиях, преимущественно для работы в магистралях, по которым обращается вода (не имеющая примесей), нефть и нефтепродукты, масла. Данный тип арматуры широко применяется для судового строительства.

Принцип работы невыдвижного шпинделя заключается в том, что при вращении штурвала, он (шпиндель) совершает только вращательное движение. Клин в этом случае накручивается на шпиндель, который «прячется» в специальном отверстии (проточке), образованном в теле клина.

Задвижки с невыдвижным шпинделем в своем большинстве выпускаются из чугуна.

Модельный ряд представлен следующими изделиями:

• 30ч39р;
• М3В;
• М3ВГ.

Как и стальные, чугунные задвижки, перед продажей подвергаются заводским испытаниям, с обязательным проставлением результатов в паспорте изделия.

Общие сведения о шпинделе

Рис. 2 Производство
Вращая шпиндель или гайку, достигают вертикальное двунаправленное перемещение затвора. Данная резьбовая пара делает возможным управление этим движением в направлении, расположенном под прямым углом к оси движения среды в трубопроводе. Для этого используется ручное управление (вентиль) или электропривод с реверсом.

Применение гидравлического или пневмопривода обеспечивает исключительно горизонтальное движение штока, которым снабжается запорный элемент задвижки.

При монтаже шпиндель, одной стороной соединяется непосредственно с затвором, установленным в корпусе. Другая, сквозь специальное отверстие в крышке, и герметизированное сальником, выходит из корпуса. Элемент управления подсоединяют к этому концу.

Данная деталь, по длине, разделена на несколько частей:

• участок, на котором выполнена ходовая резьба, имеющая форму трапеции;
• часть изделия без резьбы, имеющая цилиндрическую поверхность (сюда ставится сальник);
• детали, позволяющие прикрепить шпиндель к затвору.

Рис. 3 Разрез
У выдвижных изделий резьба выполняется на верхней части. Место, оставленное под монтаж сальника, значительно больше (по своей длине), чем сумма длины свободного хода (участка перемещения) затвора и толщины сальниковой коробки.

При изготовлении шпинделей серьёзное внимание обращается на точность геометрических параметров, чистоту поверхности. Выполняется шлифование и последующая полировка участка с целью минимизации шероховатости. При финишной обработке осуществляется алмазное или твёрдосплавное выглаживание.

Как отличить чугунную задвижку от стальной?

Отличить чугунное изделие от стального можно по нескольким параметрам.

1. Название арматуры по таблице фигур.

3. Область применения.

4. Материал уплотнительных поверхностей клина.

Сравним обозначение стальной (30с41нж) и чугунной (30ч39р) арматуры.

30с41нж – стальная задвижка с уплотнительными поверхностями из нержавеющей стали. Буква «с» в обозначении указывает на материал корпусных деталей. В данном случае «с» – сталь высокоуглеродистая. Маркировка «нж» указывает на наплавки из нержавеющей стали. Такие уплотнители, в основном, используются для нефтепродуктов, масел, бензина, керосина и некоторых газов.

30ч39р – чугунная задвижка с обрезиненным клином. Обозначение «ч» указывает на материал корпусных деталей. Буква «ч» – это чугун. Маркировка «р» обозначает, что клин выполнен из резины. Обрезиненные затворы используются для транспортировки воды и пара.

По цвету корпуса, стальная и чугунная арматура тоже отличаются. Изделия из углеродистой стали окрашиваются в серый цвет. А вот чугунные задвижки могут быть черными, красными и синими.

Не путайте синюю и голубую маркировку арматуры. Голубой цвет означает, что корпус выполнен их легированной стали.

Если в паспорте на изделие указано, что в качестве рабочей среды можно использовать только воду и пар – это чугунная арматура. Если можно эксплуатировать в трубопроводах, по которым обращаются газы, нефтепродукты и другие вещества – это стальная задвижка.

Как шпиндель соединяют с тарелкодержателем

Механизм соединения шпиндель-затвор предусматривает, что в результате последний центрируется, может воспринимать перестановочные усилия и распределять их по всей поверхности уплотнений (вариант, уплотнительных колец).

Соединительный узел, у разных моделей задвижек, имеет следующее конструктивное исполнение:

• простейший вариант, предусматривающий штифтовое соединение. Имеются эксплуатационные ограничения на размер штифта. Последний должен иметь диаметр, не превышающий 0,2D самого шпинделя.

В ходе подбора необходимого решения штифт подвергают проверке на срез под действием внешних расчётных нагрузок (по сечению).

• Если планируется эксплуатация детали в средах, которые движутся по трубопроводу под значительным давлением, применяется иной вариант.

Изготавливается головка шпинделя на стороне, предусматривающей соединение с запорным механизмом. Ей, в проекции, придаётся форма прямоугольника (вариант, квадрата). Это исключает вероятность проворота. Ту же задачу решает придание входному пазу клина формы литеры «Т».

Необходимые размеры выступов определяются конструктивно, после чего проводится прочностной расчёт по ряду позиций, определяющий стойкость заплечиков под действием различных усилий: сминающих, срезающих, изгибающих).

На втором конце шпинделя изготавливается борт конусной формы. Сюда устанавливается верхнее уплотнение, располагающееся в крышке. Подобное решение позволяет решить вопрос разделения перемещаемых сред и сальника.

Затвор

Затвор в задвижках по типу формирования представлен 3 видами.

1. Клин. Уплотнительные поверхности находятся под углом друг к другу.

2. Диск. Уплотнители параллельны.

3. Лист (шибер). Затвор выполнен из цельнометаллического листа.

Клиновые затворы делятся на конструкции с жестким, упругим и двухдисковым клином. Каждый тип имеет свои достоинства и недостатки. Например, у жесткого клина высокие показатели герметичности, но трудный процесс подгонки геометрии уплотнителей.

По типу уплотнительных поверхностей, затвор бывает 2 видов.

1. С резиновым покрытием из EPDM (представлен на рис.3). Резиновый клин используют для установки в трубопроводах коммунальных систем. Обрезиненный клин не подвержен коррозии, имеет отличное сопротивление истиранию при работе в жесткой воде.

2. С наплавленными поверхностями на клине и на кольцах корпуса. В качестве наплавляемого материала используется проволока из нержавеющей стали. Нержавейка применяются на магистралях с высоким давлением и температурой до +4250С, а также в химической промышленности.

На рисунке 5 представлен затвор с наплавкой из нержавеющей стали. На шток (1) крепится клин (2) при помощи Т-образного соединения. Кольца корпуса (3) имеют наплавленную часть, соприкасающуюся с наплавленной частью (5) дисков (4).

Качество наплавки и шлифовки уплотнителей колец и дисков непосредственно влияет на класс герметичности задвижки, определяемый по ГОСТу 9544-2015г. методом испытаний.

Поворотные

Устройство такого типа называют дисковым поворотным затвором, при работе диск располагается в потоке вещества и перемещается по его направлению. Диски используются в системах с диаметром трубопроводов до 1200 мм. при температурах среды от -200 до +450 С. и давлении до 600 бар. Устройство имеет простую конструкцию, малые размер и массу, хорошо герметизирует перекрываемый канал, легко ремонтируется. К недостаткам относят высокое сопротивление потоку, работу только в одну сторону, невозможность использования в среде с повышенной вязкостью и загрязненностью.

Тип привода

Согласно ГОСТ 5762-2002г., выпускаемые задвижки изготавливаются для трубопроводов, диаметром проходного отверстия от 15 до 1600 мм. Востребованными на производстве являются устройства, диметром условного прохода от 50 до 800 мм.

Такой разброс по типоразмерам обуславливает большую разницу в габаритах каждой модели. Для примера, масса задвижки с диаметром проходного отверстия ДУ 50 составляет не более 40 кг. А вот 800 мм модель весит порядка 3,5 т. Соответственно, использовать такой прибор с ручным механизмом неудобно.

Поэтому, заводы-изготовители комплектую арматуру разными приводами.

• ручные;
• механические;
• электрические;
• электромагнитные;
• пневматические;
• гидроприводные.

Визуально, гидропривод имеет сходство с пневматическим приводом. Отличаются они лишь управляющей средой: в первом используется жидкость, во втором, соответственно, газ (воздух).

Управляющая среда – способ воздействия на затвор. В нашем случае – это жидкость или газ.

Востребованными приводами являются ручные, с механическим редуктором и электрические.

Маркировка моделей, укомплектованных механическим редуктором: 30с564нж, 30с527нж. Цифра «5» обозначает тип привода – редуктор.

Модели, на которых устанавливается электропривод, маркируются цифрой «9». Например: 30с964нж, 30с941нж.

Аналогичным образом маркируется и чугунная арматура. Пример: 30ч906бр.

Установка электрических приводов осуществляется и на задвижки малого диаметра. Это обусловлено протяженностью трубопроводных систем. В этом случае, магистраль делится на участки, управляемые единым пультом.

При установке электропривода, надо руководствоваться типом присоединения привода, указанным в ГОСТе Р 55510-2013г. В паспорте изделия указывается максимальный крутящий момент. Для каждой модели он индивидуален. Невыполнение этих требований может привести к повреждению клина или утечке рабочей среды в атмосферу.

Минусы

При изготовлении запорной арматуры для удешевления часто используют чугун, подобные конструкции имеют следующие недостатки:

• Высокий вес задвижек затрудняет монтаж узлов при больших диаметрах трубопроводов — может понадобиться несколько рабочих или специальная подъемная техника для удержания массивной детали. К примеру, вес чугунного запора с условным проходом 1600 мм. Согласно ГОСТ 9698-86 составляет 10025 кг.
• Чугун относится к коррозионно неустойчивым материалам, со временем его внутренняя поверхность ржавеет, покрывается раковинами и известковым налетом — это приводит к нарушению герметизации при перекрытии потока.
• Еще к одним недостатком чугуна относится его хрупкость, приводящая к необратимой поломке изделия при сильных ударных воздействиях.
• Дешевое сальниковое уплотнение с набивкой, какое находит применение в бюджетных чугунных изделиях, не является достаточно герметичным по сравнению с современными торцевыми уплотнениями — в процессе его эксплуатации нередко возникают утечки транспортируемого вещества.

Рис. 5 Принцип работы затвора клинового типа

Материал корпуса

Корпусные детали задвижек, к которым относятся корпус, крышка и штурвал могут изготавливаться из;

• чугуна марки GGG40;
• стали марки 25/35Л;
• легированной стали 20ГЛ;

нержавеющей стали марок 20Х5МЛ, 12Х18Н9ТЛ или 12Х18Н12М3ТЛ.

Каждый металл имеет свои индивидуальные прочностные характеристики и структуру.

Чугун

Чугунные корпуса отливаются для арматуры, эксплуатируемой в коммунальных системах, для отопления и водоснабжения, преимущественно для воды и пара. Дополнительно корпус покрывают эпоксидно-порошковым составом.

Чугун GGG40 – это высокопрочный чугун, в кристаллической решетке которого присутствует шаровидный графит, имеющий меньшее отношение поверхности к его объему. Данный фактор положительно сказывается на сплошности металла, который получает большую сопротивляемость коррозии.

Сплошность – свойства металла заполнять все пространство (объем) без пустот и дефектов. Чем выше сплошность, тем качественнее сплав.

Обработка внутренних полостей и внешнего корпуса чугунной задвижки эпоксидно-порошковым составом позволяет увеличить коррозионное сопротивление, значительно увеличивая срок эксплуатации.

Некоторые модели задвижек обрабатывают методом никелирования.

Никелирование – процесс нанесения на поверхность слоя никеля. Толщина слоя составляет 50 мкм.

Слой никеля защищает металл от коррозионного разрушения, продлевая срок службы изделия.

Сталь

Стальные корпуса из 25/35Л являются широкопрофильными. Их удачно применяют как для воды/пара, так и для нефте-, газопроводов, систем АЭС и энергетики.

Сплав 25Л широко применяется в машиностроении. Из него изготавливают корпуса подшипников, поршни и крышки цилиндров. Диапазон рабочих температур для 25Л составляет от -400С до +4500С. Использование сплава 25Л для задвижек – показатель прочности и надежности.

Изготовление корпусов из легированной и нержавеющей сталей, осуществляется для магистралей, эксплуатируемых в холодных регионах (температура до -600С), а также для сильноагрессивных сред. Такие задвижки изготавливаются по заказу конкретного производства.

Работа шиберной задвижки

Шиберные задвижки обладают способностью пропускать большие объёмы рабочих материалов, а также осуществлять фильтрацию, измельчение проходящих через них примесей и дозирование полезных компонентов.

Исходя из этих возможностей и особенностей принципа работы входящих в их конструкцию узлов, изделия широко применяются в системах отвода канализационных вод, в технологических трубопроводах химических, нефтегазодобывающих, строительных, целлюлозно-бумажных, горнодобывающих производств.

Шиберные задвижки типа ЗМС используются для перекрытия напорных линий в оборудовании фонтанного, устьевого и нагнетательного типа, манифольда буровых установок.

Внимание! Шиберные задвижки всегда устанавливаются в вертикальном положении, так чтобы ножевые пластины располагались перпендикулярно ходу рабочего потока.

Материал гайки и шпинделя

К приводным деталям предъявляются высокие требования. К примеру, шпиндель одним концом находится в рабочей среде, а другим – является участником резьбовой пары, где на него воздействует сила трение.

Шпиндель изготавливается из стали:

• 20Х13;
• 14Х17Н2;
• 12Х18Н9Т.

Повышенное содержание хрома обеспечивает нормальную работу арматуры в тяжелых условиях при постоянном трении.

Требования к приводной гайке ниже, так как на нее не воздействует рабочая среда. Здесь используется латунь ЛС59-1, устойчивая к трению. Для холодных регионов, гайки выпускаются из стали 40Х.

В некоторых моделях шпиндель изготавливается из бронзы БрАЖМц10-3-1,5.

Общие принципы работы

Существует множество конструктивных типов запорных устройств, обеспечивающих плавное перекрытие потока. Что касается задвижек, то их принцип работы на трубопроводе основан на перпендикулярном перемещении запирающего или регулирующего органа относительно оси потока содержимого в системе вещества.

Конструктивно задвижка представляет собой цельный литой или сварной корпус, который удерживает во внутренней полости определённую часть рабочей среды.

Для присоединения к процессу он оснащается входным и выходным патрубками с концами под монтаж фланцев, муфт, для цапковых или штуцерных соединений, а также под приварку.

Корпусные детали изготавливаются из чугуна, разных марок стали или цветных металлов, покрываются для защиты от коррозии со всех сторон эпоксидным покрытием.

Внимание! Чугунные устройства 31ч6бр могут использоваться как для запирания, так и для регулирования расхода, движущегося на достаточно большой скорости потока среды, стальные изделия имеют запирающий орган, который может находиться только в крайних положениях «закрыто» — «открыто», применяются для отсекания потока.

Внутри корпуса размещается затвор, состоящий из подвижных и неподвижных элементов (2-х кольцевых сёдел), которые в совокупности образуют площадь проточной части и плотное соединение всех деталей, препятствующее протеканию рабочего вещества. Подвижная часть затвора в зависимости от модификации задвижки различается по форме.

В основном запорный орган имеет вид:

• клина;
• прямоугольной пластины (шибера);
• диска (одного или двух).

В момент перекрытия прохода усиливается давление среды, воздействующее с одной стороны на затворный узел с довольно значительной силой, которая затем передаётся на уплотнительные плоскости сёдел и затвора.

Задвижка шиберная двунаправленная DN150 PN 10 нж

Чтобы снизить негативное влияние этого воздействия для передачи крутящего момента от привода или маховика к запорному органу используется вращающийся вал (шпиндель), который ввинчивается одним концом в ходовую гайку, закреплённую вверху запирающего органа, а другим жёстко соединяется с маховиком.

Наличие такой системы, функционирующей по принципу работы соединений «винт» — «гайка», обеспечивает передачу большего усилия и герметичность перекрытия потока рабочей среды, а также препятствует самопроизвольному перемещению затвора в момент отключения привода.

Для герметизации отверстия в месте выдвижения шпинделя из корпуса во внешнюю среду используется специальный уплотнитель, работающий по принципу сальника или сильфона.

Для управления устройствами небольшого диаметра до ДУ 200 мм используют маховик, в изделиях с большими условными проходами шпинделю нужно сделать очень много поворотов прежде, чем произойдёт подъём и опускание затвора.

Вручную это сделать трудно, поэтому для таких изделий применяются редукторные приводы или гидроприводы. При необходимости в дистанционном управлении задвижки оснащаются электроприводами.

Допустимая величина пропуска среды при закрытом затворе должна соответствовать нормам, установленным ГОСТом 9544-75.

Затвор

В чугунных задвижках в качестве уплотнителя клина применяется этилен-пропиленовый каучук (EPDM, VITON, Silicon). Тело клина отлито из чугуна GGG40/50. Для улучшения стойкости клина к коррозии, на его поверхность наносят слой никеля.

В стальной арматуре требования к клину и дискам выше, чем в чугунных изделиях. Поэтому их изготавливают из сталей, марки 25Л, 20ГЛ, или из сплавов, содержащих нержавеющие присадки хрома и никеля (для эксплуатации в тяжелых климатических условиях).

Наплавка на уплотнительных частях колец корпуса производится с применением коррозионно-стойкой проволоки:

• 07Х25Н13;
• 08Х21Н10Г6.

Так как наплавка происходит под высокой температурой (до 35000С), в наплавочной проволоке присутствуют определенные добавки, способствующие сохранению кристаллической решетки металлов.

Уплотнители клина наплавляются сталью 13Х25Т, либо 10Х17Т.

В этих сплавах присутствует никель, хром, титан и медь. За счет этих металлов наплавленные поверхности имеют отличную прочность, ударную вязкость, сопротивление к истиранию и коррозионную стойкость.

Сальниковая набивка

В основном, на современных заводах арматуростроения, в качестве сальникового уплотнения применяют кольца ТРГ.

ТРГ – это терморасширенный графит, армированный разными материалами.

В качестве армирующего вещества ТРГ используется:

• проволока из нержавейки;
• хлопчатобумажная нить;
• стекловолокно;
• лавсан;
• инконелевая проволока.

Также для уплотнения сальника применяется асбестовый шнур АГИ. Его пропитывают специальным графитом.

Использование того или иного уплотнителя, определяет отрасль использования арматуры. К примеру, при уплотнении ТРГ, армированной проволокой из нержавеющей стали, разрешается эксплуатировать задвижки в агрессивных средах химпромышленности.

Маркировка

Маркировка задвижной трубопроводной арматуры регламентируется в соответствии с ГОСТ 4666-75, она выполняется на корпусе или табличке с указанием следующих данных:

• наименование предприятия;
• давление, температура;
• проходной диаметр;
• марка стали в случае использования материалов со специальными свойствами (повышенной коррозионной, температурной стойкостью);
• знак качества при его наличии.

Рис. 12 Примеры маркировки

Уплотнители фланцев

Задвижка монтируются в трубопровод при помощи фланцевого соединения. Кроме этого способа, используется сварное соединение. Но чаще встречается именно фланец.

Для точного совпадения отверстий фланцев арматуры и трубы, их изготавливают ответными. Процесс регламентируется ГОСТом 33259-2015г.

Крепление габаритной арматуры в трубопровод происходит с применением подъемных сооружений (козловых, портальных или других кранов). Чтобы не испортить корпусные детали, стропы устанавливаются в местах, указанных в инструкции по эксплуатации конкретной модели.

Во фланцах задвижки и трубы предусмотрены проточки. Они нужны для прокладки уплотнителя – паронита.

Паронит может использоваться 4 видов:

• обыкновенный (общего назначения);
• армированный (держит высокое давление);
• масло-бензостойкий (для нефти, жидкого газа);
• электролизный (для кислот).

Корпус и крышка задвижки тоже соединяется фланцем и имеет соответствующие ответные проточки. Конкретная прокладка уплотнителя подбирается для каждой области использования.

Основные параметры задвижек

Задвижки выпускаются для конкретных условий эксплуатации, и подразделяются по:

• номинальному диаметру DN;
• номинальному давлению PN;
• климатическому исполнению;
• максимальной температуре рабочей среды;
• пространственному расположению в трубопроводе;
• классу герметичности затвора.

Номинальный диаметр – это диаметр условного прохода, измеряемый в затворе. Задвижки могут выпускаться полнопроходными и неполнопроходными. Второй вариант означает, что диаметр в затворе будет меньше, нежели диаметр трубы, для которой предназначается задвижка.

Номинальное давление – это максимальная величина давления в магистрали, при котором задвижка будет нормально работать по заявленному в паспорте классу герметичности. Отметим, что величина номинального давления, указываемая в паспорте, определяет максимальное давление рабочей среды при ее температуре, равной 200С.

Климатическое исполнение

Этот параметр характеризует предельную температуру окружающей среды, при которой возможна эксплуатация задвижки.

1. Т1 – от -100С до +500С.

2. ТпУ1 – от -290С до +400С.

3. У1 – от -400С до +400С.

4. ХЛ1 – от -600С до +400С.

Климатическое исполнение классифицируется по ГОСТу 15150-69г.

Максимальная температура рабочей среды

Для задвижек, корпуса которых изготовлены из нержавеющей стали, предельные показатели температур сред шире, нежели для стальных и чугунных.

Для корпусов из нержавейки температурный диапазон составляет от -400С до +5500С. Для стальных изделий – от -10 до +4250С.

А вот для чугунных эти показатели значительно ниже:

• от -50С до +900С при использовании затвора из EPDM;
• от -50С до +1500С при использовании затвора их VITON и Silicon.

Эксплуатация задвижек при максимальной температуре осуществляется с обязательным снижением давления рабочей среды. Это обусловлено понижением прочности корпусных деталей.

Расположение в трубопроводе

В основном, чугунные и стальные задвижки предназначены для работы в вертикальном положении шпинделя. Допускается при установке в трубопровод располагать арматуру с отклонением до 90 градусов в любую сторону. При этом необходимо учитывать требования расположения привода.

Для ручного и механического приводов пространственных ограничений нет. А вот для электропривода, пневматического или гидравлического, производители могут устанавливать ограничения, которые указываются в паспорте изделия.

При установке задвижек большого диаметра (от 400 мм), а также оборудованные электроприводом, дополнительно надо предусматривать опору под привод (при монтаже с отклонением до 90 градусов).

Опора также необходима под задвижку, если трубопровод в этом месте не укреплен.

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

Статья по теме:

Задвижка 30ч6бр – характеристики, монтаж, эксплуатация. В статье подробно рассказывается про трубопроводную арматуру 30ч6бр, применение, характеристики и типоразмеры, а также, как устанавливать и эксплуатировать. Возможно будет интересно почитать.

Клин с подвижными дисками

Данная конструкция клина включает в себя два взаимосвязанных между собой диска и обладает следующими особенностями:

• Обеспечивает более качественное уплотнение и соответственно высокую степень герметичности в состоянии закрыто по сравнению с цельноотлитым затвором.
• Не требуют в процессе производства сверхточной подгонки контактных поверхностей седельных колец и клина, что удешевляет производство.
• Из-за гибкости соединения шпинделя с затвором через переходные элементы и самих дисков в клине, запорный узел не теряет своей герметичности при воздействии физических и температурных упругих деформаций. Таким образом сводится к нулю опасность заклинивания.
• В двухдисковых задвижках износ поверхностей затворных элементов и седел намного ниже, чем в цельнолитых конструкциях.
• Для их закрывания требуется меньшее приложение усилий.
• К недостаткам двухдисковых затворов относят более сложную конструкцию, а также необходимость приложения большей силы для их открывания в моделях с упругим запором.

Класс герметичности

Перед тем, как купить партию задвижек, надо выбрать требуемый класс герметичности затвора. На заводах этот параметр определяется опытными (приемо-сдаточными) испытаниями на специальных установках.

Порядок проведения испытаний и класс герметичности определяются ГОСТом 9544-2015. Согласно этому документу, задвижки испытываются жидкостью или газом.

• Если задвижка будет устанавливаться в магистраль для транспортировки жидких и неопасных веществ – испытания можно проводить жидкостью (вода, керосин).
• При монтаже на трубопроводы, в которых рабочая среда газ или опасное химическое вещество – испытания проводятся только газом (воздухом, азотом).
• В каждом определенном случае, по договоренности между заводом и заказчиком, испытания могут проводиться жидкостью и газом, только газом или только жидкостью.

Требования к испытаниям для жидкости и газа разные. Так, при подаче в патрубок воды, ее давление повышается до отметки PN, указанной в паспорте на задвижку, и увеличивается на 10%. В таком состоянии задвижку выдерживают некоторое время и измеряют объем утечки.

Время начала измерения утечки после установившегося давления для каждой задвижки разное.

1. При DN до 50мм время выдержки составляет 1 минуту.

2. DN от 65мм до 150мм – 2 минуты.

3. Для DN от 200мм и более – 3 минуты.

Эти нормы применяются при испытаниях как водой, так и воздухом. Для воздуха давление в системе доводится до 0,6 МПа вне зависимости от диаметра прохода.

Выпускаемая арматура может иметь класс герметичности от А до G. Класс A является самым высоким и присваивается арматуре, у которой полностью отсутствуют утечки в затворе.

Шланговые

При транспортировке агрессивной химической среды в системе, задвижки должны иметь высокую защиту от коррозии — лучшим вариантом в этом случае является использование устройств шлангового типа. Узел имеет рабочий канал в виде эластичного гибкого шланга, который при перекрытии потока сжимается в средней части.

Рис. 11 Шланговый тип задвижки – принцип действия

Монтаж

Так как трубопроводы работают под высоким давлением – ошибка монтажника обернется жертвами. Поэтому установку задвижек должен проводить только обученный персонал, имеющий допуск и разрешение к проведению данного вида работ.

Перед монтажом необходимо:

• провести расконсервацию, с выполнением требований ГОСТа 9.014-78г.;
• смазать шпиндель специальной смазкой;
• удалить заводские заглушки из патрубком;
• проверить полости патрубков на наличие инородных предметов и грязи;
• проверить работу затвора, открыв и закрыв его.

Установка в магистраль производится с использованием грузоподъемных механизмов (кранов). Подвешивать задвижку можно только за патрубки или методом, указанным в инструкции по эксплуатации.

Производить расконсервацию арматуры необходимо непосредственно перед монтажом.

При подводе задвижки к трубопроводу не допускается ее соударение о присоединительные патрубки. Снимать подвесы можно только после установки всех болтов, гаек и шпилек во фланцевые отверстия (или после окончания сварочных работ). Несоблюдение данного пункта приведет к перекосу фланцевого соединения и потере герметичности.

Затяжка болтов и гаек осуществляется специальным динамометрическим ключом со встроенным динамометром. Данное приспособление обеспечивает затяжку креплений с установленными нормами усилиями, не допуская перетяжки.

Испытания

После монтажа арматуры, производятся гидравлические испытания (опрессовка). Данная процедура проводится рабочей средой, при увеличении максимального давления на 25%.

При опрессовке проверяются:

• плотность соединения фланцев задвижки и трубопровода;
• герметичность прокладочного соединения корпуса и крышки;
• герметичность сальникового уплотнения.

Опрессовка проводится при обязательном открытом проходе. Перемещение затвора при достижении поверочного давления не допускается.

Результаты гидравлических испытаний заносятся в паспорт изделия.

Хранение

Если после покупки партии арматуры в ближайшее время не планируется установка ее в магистраль, или снятую задвижку необходимо убрать на длительное хранение, проводят мероприятия по консервации.

Порядок проведения консервации указан в ГОСТе 9.014-78г. Хранить устройство необходимо в заводской упаковке с очищенными от остатков среды и заглушенными патрубками. Шпиндель необходимо смазать специальной смазкой ВНИИНП-232.

Затвор при хранении закрывается в обязательном порядке.

Перевозка законсервированной арматуры осуществляется в заводской упаковке. Короба необходимо закреплять перевозочным крепежом, не допускающим продольных и поперечных смещений во время движения. Погрузочно-разгрузочные работы производятся без толчков и ударов.

Задвижка

Задвижка — трубопроводная арматура, в которой запирающий или регулирующий элемент перемещается перпендикулярно оси потока рабочей среды [1] . 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 [2] .

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. [3] .

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. [4]

Основные различия задвижек — в конструкции запорного органа, по этому признаку задвижки различаются на клиновые, параллельные, шиберные и шланговые [3] .

Содержание

Устройство и принцип действия

В общем виде конструкция задвижки состоит из корпуса и крышки, образующих полость, в которой находится рабочая среда под давлением и внутри которой помещен затвор (на чертеже справа он клиновой). Корпус имеет два конца для присоединения задвижки к трубопроводу (применяются присоединительные концы фланцевые, муфтовые и под приварку). Внутри корпуса расположены, как правило два седла, параллельно или под углом друг к другу (как на рисунке), к их уплотнительным поверхностям в положении «закрыто» прижимаются уплотнительные поверхности затвора. Затвор перемещается в плоскости, перпендикулярной оси прохода среды через корпус, при помощи шпинделя или штока. Шпиндель с ходовой гайкой образует резьбовую пару, которая при вращении одного из этих элементов обеспечивает перемещение затвора в нужном направлении. Такое решение (см. поясняющий чертёж) наиболее распространено и применяется при управлении вручную или электроприводом. При использовании гидро- или пневмопривода шток совершает вместе с затвором только поступательное движение. Шпиндель одним концом внутри корпуса соединён с затвором, а другим — проходит через крышку и сальник (который в основном применяется в качестве уплотнительного устройства в задвижках) для соединения с элементом управления задвижкой (в данном случае штурвалом) [3] .

Конструкции запорных органов

Клиновые задвижки

В клиновых задвижках сёдла в корпусе расположены под небольшим углом друг к другу, а затвор представляет собой устройство в виде клина — жёсткого, упругого или двухдискового, который в положении «закрыто» плотно входит в пространство между сёдлами (см. поясняющий чертёж, клин находится в нижнем положении, между сёдлами). В зависимости от условий эксплуатации выбирается тот или иной вид клина.

Жёсткий клин

Жёсткий клин обеспечивает надежную герметичность запорного органа, но для этого требуется повышенная точность обработки для совпадения угла клина с углом между сёдлами корпуса. Недостаток жёсткого клина — опасность заклинивания затвора и невозможность или трудность открытия задвижки в результате колебаний температур рабочей среды, износа или коррозии уплотнительных поверхностей.

Двухдисковый клин

Такой клин образуется двумя дисками, расположенными под углом к друг другу и жёстко скрепленными между собой. В нём диски имеют возможность самоустановки относительно сёдел корпуса, поэтому некоторые погрешности, допускаемые при изготовлении сёдел корпуса, не влияют на герметичность в положении «закрыто». Двухдисковый клиновой затвор существенно снижает возможность заклинивания, которое свойственно жёсткому клину, и, несмотря на некоторое усложнение конструкции, имеет ряд других достоинств — малый износ уплотнительных поверхностей, высокая герметичность запорного органа, меньшее усилие, необходимое для закрытия.

Клиновые двухдисковые задвижки, входящие в судовую арматуру называют также клинкетными.

Упругий клин

Это модификация двухдискового клина, диски которого связаны между собой упругим элементом, способным изгибаться, обеспечивая плотный контакт между уплотнительными поверхностями в положении «закрыто». В этом затворе снижены возможности самоустановки дисков по сравнении с двухдисковыми, хотя и сохраняется способность компенсировать некоторые деформации корпуса от нагрузок трубопровода и колебаний температур. Достоинства упругого клина — не требуется трудоёмкая пригонка затвора по корпусу (как для жёсткого клина) и конструкция более простая, чем у двухдискового. Таким образом, упругий клин в определённой степени сглаживает недостатки и сочетает достоинства двух других видов клиновых затворов [3] .

Параллельные задвижки

В параллельных задвижках уплотнительные поверхности двух сёдел в корпусе расположены параллельно друг другу. Затвор состоит из двух дисков, которые в положении «закрыто» при помощи специального клинового грибка прижимаются к сёдлам, перекрывая проход рабочей среде через корпус.

Шиберная задвижка

Является однодисковой разновидностью параллельной задвижки, в которой затвор называется шиберным односторонним. Такие задвижки применяются в тех случаях, когда допускается одностороннее направление потока рабочей среды и не требуется высокая герметичность запорного органа. Они предназначены для установки в качестве запорных устройств на трубопроводах, транспортирующих канализационные стоки, шламы, пульпы и другие, загрязнённые механическими примесями среды. Иногда затвор выполняется ножевым для разрушения частиц в рабочей среде, в этом случае задвижки называются шиберными ножевыми.

Шланговая задвижка

Задвижки с таким запорным органом принципиально отличаются от других конструкций [5] . Корпус не имеет сёдел, а затвор — уплотнительных поверхностей. Проход среды ведётся через эластичный шланг (патрубок), вставленный в корпус и полностью изолирующий металлические детали конструкции от рабочей среды. Для перекрытия прохода шланг полностью пережимается под воздействием шпинделя (штока), поэтому такие устройства называются шланговыми, задвижками их назвали потому, что шпиндель для управления арматурой перемещается перпендикулярно к оси прохода среды, то есть работает по принципу задвижки.

Шланговые задвижки предназначены для трубопроводов, транспортирующих вязкие, пульпообразные и другие подобные среды, а также слабоагрессивные и агрессивные жидкости. Шланги изготавливают из различных марок резин, которые обеспечивают работу задвижек при давлениях до 1,6 МПа и температурах до 110 °C [3] .

Расположение ходового узла

Большое значение для работы и области применения задвижек имеет расположение ходового узла — резьбового соединения шпиндель-гайка. Он может быть расположен внутри задвижки в рабочей среде или вне полости корпуса.

Задвижка с выдвижным шпинделем

В такой конструкции резьба шпинделя и ходовая гайка расположены снаружи корпуса арматуры. Шпиндель нижним концом соединён с затвором и при вращении ходовой гайки для открытия задвижки совершает вместе с затвором только поступательное перемещение, при этом верхний конец шпинделя выдвигается на величину хода затвора. Для возможности перемещения шпинделя ходовая гайка поднята над верхней частью крышки (то есть над сальником) примерно на величину хода затвора в конструкции, которую называют бугельным узлом.

Достоинствами такой конструкции являются отсутствие вредного воздействия рабочей среды на ходовой узел и свободный доступ для его технического обслуживания, а следовательно меньший износ сальникового уплотнения и более высокая надёжность резьбовой пары и сальника.

Недостатком таких задвижек является увеличение строительной высоты и массы за счёт выхода шпинделя из крышки не менее, чем на диаметр прохода и необходимость по этой причине при монтаже оставлять свободное место для выхода шпинделя.

Задвижка с невыдвижным шпинделем

В этом случае ходовая резьба находится внутри полости задвижки и при открывании шпиндель не выдвигается из крышки, сохраняя своё первоначальное положение по высоте. Ходовая гайка в этих задвижках соединена с затвором и при вращении шпинделя для открытия прохода как бы наворачивается на него, увлекая за собой затвор.

В задвижках с невыдвижным шпинделем ходовой узел погружён в рабочую среду и поэтому подвержен действию коррозии и абразивных частиц в рабочей среде, к нему закрыт доступ и отсутствует возможность технического обслуживания во время эксплуатации, что приводит к снижению надёжности работы ходового и сальникового узлов.

В связи с этим такие задвижки имеют ограниченное применение — для трубопроводов, транспортирующих минеральные масла, нефть, воду, не засорённую твёрдыми примесями и не имеющими коррозионных свойств. Поскольку в задвижках с невыдвижным шпинделем затруднены наблюдение и уход за ходовым узлом, они не рекомендуются для ответственных объектов.

Достоинством такой конструкции является меньшая строительная высота, что делает целесообразным их применение для подземных коммуникаций, колодцев, нефтяных скважин и т.д [6] .

Материалы и способы изготовления

Уплотнительные поверхности задвижек изготавливаются без колец, с кольцами из латуни, фторопласта, с наплавкой из коррозионностойкой стали, из резины (в клиновых задвижках ей может покрываться клин, а в шланговых из неё изготавливается пережимной шланг).

Задвижки с корпусами из чугуна и алюминиевого сплава выполняются при помощи литья. Этим же способом изготавливаются и стальные задвижки, но некоторые из них, а также задвижки из титановых сплавов изготавливаются методом сварки заготовок, полученных штамповкой из листового проката. Такие задвижки называют штампосварными. По своим характеристикам, эксплуатационным и прочностным, они не уступают литым задвижкам, а наоборот, детали корпусов и крышек таких задвижек изготавливаются из материала более прочного и тщательно проконтролированного, качество которого выше, чем литьё. При этом технология сварки и методы контроля сварных соединений обеспечивают высокое качество корпусных деталей, позволяющее применять такие задвижки на ответственных объектах, включая атомную энергетику. [3] [6]

Источник https://truba71.ru/armatura/shpindel-zadvizhki.html

Источник https://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/405425

Источник