Из чего состоит задвижка клиновая. Конструкция чугунных задвижек, принцип работы

Запорная арматура, установленная на трубопроводах, управляет потоком перекачиваемых жидкостей и газов. Один из видов запорных элементов — устройство в форме клина, называется клиновой задвижкой, которая используется исключительно как запирающая конструкция, но не применяется для регулирования потока, поскольку имеет только два положения «открыто» и «закрыто».

Клиновые задвижки устанавливают в конце трубопровода, а также в местах перекрытия движения рабочей среды для выполнения технологических и аварийных работ.

Этот вид запорной аппаратуры изготавливают в широком диапазоне условных диаметров и рабочих давлений под все типоразмеры трубопроводов, поэтому они используются в различных трубопроводах.

Задвижки с упругим клиновым затвором обеспечивают надежное перекрытие скоростных потоков и способны работать под высоким давлением.

Нашли применение в нефтяной и газовой промышленности.

Задвижки этого типа используют химические предприятия, имеющие технологические линии по прокачке агрессивных растворов.

Хозяйствам горячего теплоснабжения подходит разделительная клиновая задвижка, затвор которой разделен на 2 части, для увеличения диапазона смещения. Это позволяет компенсировать тепловые расширения. Можно применять на паровых линиях.

Устройство и принцип действия

Основные детали клиновых задвижек

• корпус,
• затвор,
• шток,
• штурвал,
• сальниковый узел,
• крышка корпуса,
• направляющий диск.

Устройство работает по принципу винтового домкрата: вращение штурвала влево перемещает шток вверх вместе с затвором.

Направляющий диск (их два по обе стороны затвора) запрессован в посадочное гнездо под углом. Оба диска образуют форму клина. Положение между направляющими дисками занимает круглый плоский затвор. Такая конструкция обеспечивает герметичное перекрытие потока, даже при высоких давлениях и скорости.

По способу линейного перемещения клинового затвора задвижки бывают с выдвижным и невыдвижным штоком.

При проведении линий трубопроводов часто применяют специальные детали, с помощью которых перекрывается или ограничивается напор при движении некоторых жидкостей (нефти, воды, газов). Для этой цели разрешено использовать не только разнообразные краны, но и арматуру в виде задвижки из чугуна, установленной под прямым углом к протекающему потоку магистралей трубопровода.

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.

Конструкция и принцип работы

Существует много разновидностей чугунных изделий: шланговые, шиберные, параллельные и т.д. Предпочтение отдают клиновым, так как считают их самыми функциональными. Такие изделия отличаются от остальных конструкцией уплотнительных колец, которые располагают друг с другом под углом.

Устройство чугунного изделия представлено такими составляющими:

• корпус (сквозь него идет вещество);
• клин (обеспечивает герметичность) – это запорный элемент, который представлен одним или двумя дисками;
• ручное или электрическое маховое колесо (вентиль, редуктор, электропривод) – служит для управления;
• стальной выдвижной шпиндель (перемещает изделие);
• корпусная крышка (идет с уплотнением).

Принцип работы заключается в том, что при поворачивании вентиля запорный элемент, при помощи шпинделя, начинает двигаться вверх, перпендикулярно потоку. Таким образом открывается трубный просвет, и транспортируемое вещество спокойно проходит. Чтобы закрыть проход – наоборот, поворачивают вентиль, и клин опускается на место.

ВАЖНО! Выдвижной шпиндель нуждается в постоянном уходе: его нужно постоянно прочищать и промазывать специальным машинным маслом (например, ВД-40).

Виды задвижек

Разновидностей чугунных изделий существует несколько. По конструкции затворного элемента (клина) различают следующие виды:

1. Жесткие.

Такие изделия обеспечивают очень хорошую герметичность, нуждаются в точном выполнении работы. Здесь необходимо полное совпадение угла клина и сёдел. К недостаткам относят способность к заклиниванию и возникновение сложностей эксплуатации при сильных температурных колебаниях.

1. Двухдисковые.

Конструкция запорного элемента представляет собой два прочно скрепленных металлических клина. Данный вид обладает пониженной вероятностью заклинивания, менее подвержен коррозии и негативным влияниям окружающей среды.

1. Обрезиненные.

Диск изделия покрыт плотным резиновым слоем, повышающим герметичность чугунной конструкции. Изделие отлично защищает от коррозии и подходит для транспортировки веществ с повышенной агрессивностью.

1. Упругие.

Такая конструкция простая и во многом схожа с двухдисковой задвижкой. Разница состоит только в том, работающие части соединяются друг с другом упругими элементами, что позволяет понизить склонность изделия к корпусной деформации и перепадам температур, влияющих на герметичность.

1. Шиберные.

Задвижка представлена запорным элементом в виде ножа. Такая конструкция позволяет хорошо перекрывать поток с сыпучими и жидкими веществами.

Согласно общепринятой классификации все чугунные изделия делят на клиновые и параллельные, которые бывают: высокого, среднего и низкого рабочего давления. У параллельных конструкций имеется 2 соединённых диска, у которых клин размещён между ними, и опускается вниз. Кольцевые уплотнители расположены перпендикулярно оси изделия.

ВАЖНО! Принадлежность к тому или иному типу можно узнать по корпусу конструкции. Чугунные задвижки с низким давлением представлены плоской формой, со средним – овальной, с высоким – шарообразной.

По расположению ходового узла чугунные системы бывают: с выдвижным и не выдвижным шпинделем. Второй вид можно применять только на трубах, через которые проходят неагрессивные и чистые (без примесей) среды из-за сильной подверженности к коррозии.

Кроме того, чугунные изделия разделяют на: полнопроходные (условный диаметр совпадает с диаметром проходящей трубы) и суженные (меньшего диаметра, уменьшает износ резины и снижает крутящие моменты).

ВАЖНО! Управление устройством может быть ручным, электрическим или проходить при помощи гидро- или пневмопривода. Установленные редукторы максимально облегчают управление процессом.

Особенности чугунной системы

Выпускают задвижки с разными диаметральными размерами: от 50 и до 420 мм (80, 100, 125, 200, 350), предназначенными для давления в 10 бар и температуры до 200˚С. Системы с большим диаметром чаще всего комплектуют вместе с электроприводом, что позволяет управлять системой дистанционно и устанавливать ее в труднодоступных областях трубной магистрали. Если электрический привод идет в комплекте с возвратными пружинами, то это повышает рабочую скорость задвижки на сигнал управления.

Часто применяемые клиновые задвижки обладают такими особенностями:

• проход закрывается клином, укрепленным на шпинделе;
• способны выдерживать перемещение газа до 30 м/с, жидкости – до 4 м/с;
• требует частой эксплуатации;
• уплотнительные кольца изнашиваются быстрее, чем в параллельной (исключение: обрезиненные изделия, которые требуют при эксплуатации наименьших усилий);
• удобство использования – из-за уменьшения времени крутящего момента и плавности работы у обрезиненных систем;
• соответствие техническим требованиям международных стандартов;
• прочность и герметичность.

В соответствии с типом соединения встречается фланцевая задвижка. Данное изделие обладает характерными особенностями (сроком пользования до 8 лет) и используется при:

• давлении в работе до 1,6 МПа;
• температурном режиме – до 75˚С;
• диаметральном размере труб - 50-3000 мм.

К особенностям эксплуатации задвижек относят возможность выбора управления вентилем: ручное или электрическое (приводом). При малом диаметре (до 150 мм) устанавливают ручное управление, а во всех остальных случаях – электрическое. Второй способ удобен для удаленного контроля за изделием.

ВАЖНО! Самую высокую герметичность обеспечивают чугунные изделия с обрезиненным клином.

Монтаж чугунного изделия

Монтирование конструкции к трубе проводится при помощи креплений из фланца, раструба и муфт либо приваривается. Поскольку устройство задвижки отличается простотой, то ее ремонт и обслуживание проходят быстро, что обеспечено долгим сроком службы.

Наибольшую популярность имеет фланцевое крепление. Его монтаж проводят следующим способом:

1. Сначала проверяют соответствие обрезным фланцам.
2. Затем в каналы, на пластины, устанавливают уплотнители колец.
3. Потом фланцы присоединяют друг к другу с помощью болтов, и затягивают гайками.
4. Герметичность стыков обязательно проверяют. Если нужно, то соединение заделывают специальным герметиком.

Чугунная арматура используется для паровой системы, канализации, и транспорта сыпучих веществ.

ВАЖНО! Задвижку из чугуна можно установить самостоятельно. Монтаж надо проводить в таких условиях, чтобы посторонние вещества и грязь не попали в нее.

Применение задвижек в ЖКХ

Для монтажа труб в народном хозяйстве (любой области промышленности) задвижка является необходимым устройством и надежным перекрытием транспорта веществ. Чугунные изделия с успехом применяют во многих сферах ЖКХ для прохода по трубам пара, смесей, смешанных материалов, жидких веществ.

Популярность обусловлена:

• простотой устройства;
• использованием во всех климатических зонах;
• способностью к ремонту;
• низкой стоимостью;
• прочностью (корпус задвижки литой).

Надежное и долговечное запорное устройство способно создать безопасное и постоянное функционирование трубопровода для таких инженерных сетей, как отопительная; канализационная; газовая; холодного и горячего водоснабжения; прокачке нефти.

Приобрести запорную конструкцию можно в любом специализированно супермаркете.

Использование

Запорный орган или орган для грубой регуляции с линейной характеристикой предназначен для воды, водяного пара, газа и других рабочих сред, используются в химическом и атомном оборудовании, в зависимости от материала корпуса. Дроссельное устройство, используемое для постоянного удаления из паровых котлов щёлочи, орган для быстрого открывания, применяемый для выпуска горячей воды, содержащей нечистоты. Он не является сам по себе запорной арматурой. Поэтому, если требуется обеспечение герметичности, то в трубопровод следует вмонтировать запорную арматуру. Эти устройства предназначены для нормальной, взрывоопасной, тропической или сейсмической среды.

Управление

Управление осуществляется маховиком, электроприводом (и в сейсмическом исполнении), конической передачей, а при дистанционном управлении - прямой. Клапаны с маховиком могут быть оборудованы замковым устройством

Управление осуществляется двумя маховиками. Поворотом большего маховика клапан открывается или закрывается. Поворотом меньшего маховика, после ослаблений стопорной гайки, происходит взаимное очищение загрязненных уплотняющих поверхностей. Очищение необходимо проводить несколько раз подряд для того, чтобы при быстром прерывании проточности сбрасывался котельный осадок.

Управление маховиком

Материальное исполнение

Чертеж (схема) клапана

Техническое описание

Корпус изделия - Свободная поковка с отдельным корпусом и литым бугелем. Седло корпуса наплавлено твердым сплавом. Золотник и шпиндель с уплотнитель ной поверхностью также изготовлены из твёрдого сплава. Сальник - из безасбестового материала. У фланцевых вентилей фланцы приварены к корпусу

Корпус изделия - штампованная поковка с седлом, изготовленным из аустенитного материала. Золотник со шпинделем изготовлены из одной детали с уплотнительной поверхностью, наплавленной твёрдым кобальтовым сплавом. Корпус и шпиндель уплотнены сальником с беэасбестовыми уплотнительными кольцами.

Испытание

В зависимости рабочих условий и материала корпуса клапаны испытываются водой, иногда и паром на прочность, непронимаемость, работоспособность и герметичность. Минимальное давление на прочность 1,5 PN. В случае фланцевого присоединения сварной шов корпус - фланец контролируется с помощью ультразвука.

Монтаж

Клапаны монтируются в любом положении с направленном потока под золотник, у клапанов запорных тоже на золотник. Монтаж клапанов с электроприводом производится по указаниям их производителей. Максимальный угол отклонении удлинительных штанг при дистанционном управлении составляет 25″. Присоединение электроприводов и передач к арматуре в соответствии с ISO 5210 и DIN 3210, ОСТ 26-07-763, Клапаны с таким управлением особено для сейсмических воздействий крепятся. Регулирующие клапаны с электроприводом МОА устанавливаются, включая контактный ящик с тормозом.

Рабочие параметры

Строительные размеры

Использование

Запорный орган либо орган для грубой регулировки предназначен для воды, водяного пара и другой рабочей жидкости, которая употребляется в энергетическом, химическом и атомном оборудованиях в зависимости от выбора материала корпуса. Предназначен для среды нормальной, тропической, взрывоопасной и сейсмической, При использовании для газа необходима консультация

Техническое описание

Корпус и бугель - отлитые, между собой соединены штыковым соединением. Седло в корпусе и уплотнитель нал поверхность золотника наплавлены твердым сварочным сплавом. Уплотнение - из материала, не содержащего асбест. Регулирование при помощи маховика.

Испытание

Клапаны испытываются при помощи воды или пара, на прочность, непроницаемость, работоспособность к эксплуатации и плотность в зависимости от рабочих характеристик и материала, из которого изготовлен корпус. Минимальное давление при испытании на прочность - 1.5 PN.

Монтаж

Клапаны монтируются в любом положении. По отношению к направлению потока под золотник, запорные клапаны также и на золотник. При монтаже клапанов с электроприводом руководствоваться инструкцией его производителя. Присоединение электроприводов к арматуре согласно ISO 5210, DIN 3210, ОСТ 26-07-763. При дистанционном управлении наибольший угол отклонения удлинительных стержней равен 25°.

Чертеж (схема) запорного клапана

Материальное исполнение

Водопроводная задвижка – это элемент, относящийся к запорной арматуре, и предназначенный для полного перекрытия трубы в системе водоснабжения. Конструкция данного приспособления позволяет использовать ее не только для остановки воды, но и для перекрытия потока сжатого воздуха, жидких углеводородов и так далее.

Кроме того, широкое распространение некоторых типов данных устройств (например, секущие задвижки) получили в нефтяной отрасли.

Устанавливаться запорная арматура может не только на металлические, но и на пластиковые трубы. Главное – обеспечить надежное соединение элементов системы.

Принцип действия

Вне зависимости от типа все приспособления для перекрытия водопроводной трубы состоят из следующих деталей:

• Корпус с крышкой.

В корпусе находится полость, в которой размещены запорные элементы. В большинстве случаев корпус изготавливается из чугуна или стали, соединение с другими элементами инженерной системы происходит при помощи фланцев или посредством сварки. Главное достоинство первого способа – возможность быстрой и простой замены элемента в случае поломки. Сварочный же шов является самым надежным способом соединения, поэтому чаще всего в системах водоснабжения применяется именно он.

• Запорный узел.

В состав запорного узла входит направляющая и затвор. Чаще всего направляющая является частью корпуса, что обеспечивает максимальную надежность данного приспособления и точность всех движений. Все детали изготавливаются из высококачественной стали, на затвор же дополнительно наносится слой специального покрытия, препятствующего образованию коррозии.

• Элемент управления.

Узел для управления состоит из винтового штока (вентиля), махового колеса и резьбовой втулки, при помощи которой крутящий момент преобразуется в поступательное перемещение затвора. Узел устанавливается в верхней части приспособления, причем все его элементы располагаются в собственном металлическом кожухе. Соединение с основным корпусом происходит при помощи фланцев.

Кроме того, в конструкцию входит бугельный узел задвижки , обеспечивающий вынос соединения шток-гайка за пределы основного корпуса. Таким образом, соединение защищается от негативного воздействия перемещаемой среды (например, высокой температуры).

Работа трубопроводной задвижки происходит по следующему принципу:

1. Оператор или электропривод приводит в движение маховое колесо.
2. Благодаря резьбовому соединению приводится в движение шток.
3. Шток перемещает затвор (данный процесс контролируется направляющей).
4. Затвор перекрывает корпус, препятствуя перемещению жидкой среды в трубопроводе.

Для открытия затвора необходимо повернуть маховик в обратном направлении.

Важно! Не стоит использовать данное приспособление для регулирования потока жидкости. При длительном воздействии воды, металлические элементы со временем шлифуются, а значит, впоследствии будут неэффективны для полного перекрытия системы. Для частичного перекрывания трубопровода следует применить специальную регулирующую арматуру.

В большинстве случаев сильно изношенные водопроводные запорные устройства не подлежат ремонту, единственное верное решение – замена. Поэтому внимательно следите за правильностью ее применения.

Достоинства водопроводных задвижек

Смотреть видео

Водопроводная задвижка – самая популярная разновидность запорной арматуры во всем мире, главное достоинство которой – низкая стоимость. Кроме того, запорная задвижка обладает следующими преимуществами:

• Простота конструкции.

Данное приспособление не содержит сложных элементов, поэтому вероятность его поломки минимальна. Кроме того, при износе или повреждении какой-либо детали замена происходит достаточно быстро, что важно для водоснабжения, используемого круглосуточно.

• Небольшой размер.

Длина данного приспособления не превышает нескольких сантиметров, поэтому они являются оптимальным вариантом для установки в ограниченном пространстве (например, в колодце).

• Обширная сфера применения.

Водопроводные запорные устройства могут быть использованы для трубопроводов, изготовленных из любых материалов и используемых для любых целей.

• Универсальность.

После установки водопроводной запорные устройства можно менять направление движения жидкости, переворачивать элемент нет необходимости.

• Малое гидравлическое сопротивление.

При проектировании системы водоснабжения нет необходимости , создаваемое водопроводной арматурой для остановки движения жидкости в трубе, так как оно практически равно нулю. Главное – следить за тем, чтобы открытие происходило полностью. В противном случае возможно не только создание существенного гидравлического сопротивления (способного повлиять на работоспособность системы водоснабжения), но и быстрый износ запорного элемента.

• Возможность установки на трубопроводы, по которым перемещается жидкость с высокой температурой.

Максимальная температура перемещаемой среды – 565 °С.

• Большой выбор размеров.

Водопроводные запорные устройства выпускаются диаметром от 40 до 2000 миллиметров, поэтому могут быть использованы абсолютно во всех системах.

• Герметичность.

Данный элемент (в отличие от других видов запорной арматуры) позволяет добиться максимальной герметичности.

• Высокая надежность.

Данное приспособление способно сдерживать жидкость с рабочим давлением до 25 Атмосфер.

Виды и классификация водопроводных задвижек

В зависимости от способа перекрывания трубы различают запорную арматуру с выдвижным и не выдвижным шпинделем. В первом случае вращательное движение передается поступательному, благодаря которому шпиндель выдвигается и перекрывает трубу, во втором – закрытие происходит исключительно благодаря вращению.

В зависимости от типа используемого материала различают стальные и чугунные устройства. Приспособления первого типа дешевле и могут быть присоединены к трубе при помощи муфт или фланцев, во втором случае возможно исключительно фланцевое соединение.

Особое строение клиновой задвижки с не выдвижным шпинделем позволяет добиться минимального размера (как в длину, так и в ширину).

Основная же классификация задвижек – по типу запорного элемента. В настоящее время существуют следующие виды водопроводных задвижек:

• клиновые;
• параллельные;
• шланговые;
• шиберные.

Клиновые задвижки: особенности

Смотреть видео

Главное достоинство клинового приспособления для перекрытия потока жидкости в водопроводной трубе – расположение седел под малым уклоном. Таким образом, подвижный элемент принимает форму жесткого, двухдискового или упругого клина. В любом случае в закрытом состоянии клин плотно входит между седлами, обеспечивая абсолютную герметичность системы. Выбирается же тип запорного элемента в зависимости от области применения.

Жесткий клин обеспечивает максимальную надежность, однако сильно подвержен неблагоприятному воздействию перемещаемой среды. Он может заклинить в результате образования ржавчины или повредиться из-за сильного перепада температур.

Клин, состоящий из двух дисков, не требует максимальной точности при изготовлении (в отличие от жесткого элемента), при этом обеспечивая достаточную герметичность. Главный недостаток такого элемента – более сложная конструкция, влияющая на стоимость готового изделия.

Упругий клин сочетает в себе достоинства первых двух видов: простота конструкции и обеспечение герметичности в случае неточности при подборе устройства.

Параллельные задвижки: конструкция

В отличие от клинового устройства в параллельных водопроводных запорных устройствах для перекрытия трубы поверхности седел расположены параллельно друг другу. Надежность такой системы несколько ниже, однако ее вполне достаточно для большинства сфер применения.

Главное достоинство параллельного приспособления (в сравнении с клиновым) – простота конструкции (детали, расположенные параллельно гораздо проще изготовить, а значит, вероятность погрешности и ошибки минимальна).

Параллельные водопроводные приспособления могут быть как с выдвижным, так и с не выдвижным шпинделем. Первый вариант является более долговечным, так как резьбовое соединение не контактирует с перемещаемой средой, второй – более компактный.

Диаметр проходного отверстия и длина устройства могут быть различными, поэтому вы всегда сможете подобрать оптимальный вариант для своей системы.

Задвижка Лудло

Задвижка Лудло – это параллельное двухдисковое устройство с распорным клином, повсеместно используемые во всем мире более 150 лет. Название устройства произошло от имени компании, которая впервые поставила его на рынок – Ludlow Valve Manufacturing Company.

Такие устройства изготавливаются исключительно из чугуна и отличаются предельной долговечностью (более 100 лет). В нашей стране производство налажено с 80х годов прошлого столетия в Санкт-Петербурге.

Шланговые задвижки

Строение шланговой водопроводной задвижки кардинально отличается от устройства запорной арматуры остальных видов. В конструкции элемента нет седел и затвора, перекрывание среды происходит за счет пережима эластичного шланга, находящегося в корпусе запорного элемента.

Основное достоинство такой системы – исключение контакта стальных деталей с перемещаемой средой, что положительно влияет на долговечность приспособления. Главное – при выборе шланговой арматуры – правильно подобрать марку резины. Выбор зависит от области применения, чаще всего такие приспособления используются на трубах, по которым перемещаются агрессивные и вязкие жидкости.

Шиберные устройства

Устройство шиберной задвижки практически идентично параллельной. Единственное отличие – использование одного шибера вместо двух седел для перекрытия трубы. Такое устройство является наименее надежным из всех представленных, поэтому используется только в системах, не требующих абсолютной герметичности (например, канализация и другие системы с большим количеством примесей).

Смотреть видео

Здравствуйте, дорогие читатели. Всем доводилось, наверное, сталкиваться с прорывом трубопроводов. Причем чаще всего это случалось в местах, где была установлена так называемая клиновая задвижка. Что это такое?

Для надежного перекрытия потока жидкости или иной рабочей среды в строительных трубопроводах широко используются запорную арматуру. Наиболее популярный и простой вариант – задвижка, то есть устройство для прекращения потока рабочей среды путем с помощью широкой плоской детали (клина», полностью перекрывающего зев трубопровода.

Устройство относится к классу запорной арматуры. Конструкция включает в себя элементы корпуса, соединяющего два участка трубопровода, и двигающийся с помощью резьбового штока плоский клин или иная затворная деталь.

Конструкция представляет собой корпус и крышку, которые при соединении образуют полость для рабочей среды (под далением). Внутри это полости помещен затвор. Его перемещение между седлами (они располагаются параллельно или под небольшим углом схождения) происходит вертикально, то есть перпендикулярно оси обоих седел и подведенных к ним отверстий, соединенным с трубопроводами. Изменение положения затвора (в открытом или закрытом состоянии) обеспечивается резьбовой парой шпиндель-ходовая гайка.

Вместо резьбового шпинделя может использоваться шток, который совершает только поступательное движение. Такое решение применяется в гидро- или пневмоприводах.

Для ручной регулировки на конце шпинделя устанавливается штурвал (маховик). Уплотнение шпинделя (штока) обеспечивается втулками и сальниками.

Изделие отличается небольшой строительной шириной и относительно большой высотой. Это объясняется необходимостью обеспечить свободный ход штока не менее чем на диаметр отверстия. Небольшой ролик поможет уяснить принцип работы механизма.

Где применяют клиновые задвижки

Запорную арматуру с клиновыми элементами применяют на трубопроводах местного и магистрального значения. Допустимо использование в широком диапазоне температур, давления и диаметра трубопровода – до 565 градусов Цельсия, 25 Мпа и 2000 мм соответственно. Удобны для тепло- , газо- и водоснабжения, транспортировки нефти и газа в промышленных масштабах.

Один из вариантов применения – внутридомовые и транспортные коммуникации (например, система трубопроводов корабля или подводной лодки).

Выбор автоматизированной или управляемой вручную задвижки зависит от диаметра трубопровода, давления в трубах (а также температуры) и других эксплуатационных особенностей коммуникаций.

Достоинства и недостатки задвижек клинового типа

Стоит отметить позитивные и негативные особенности стальных и чугунных клиновых задвижек:

• благодаря малому гидравлическому сопротивлению они удобны для установки на магистральных трубопроводах с высокой скоростью и напором рабочей среды. Закрывание и открывание отверстия происходит плавно, это позволяет избежать гидравлического удара в системе;
• конструкция не сложна, это повышает работоспособность и ремонтопригодность изделия. Однако ремонт, установка и чистка устройства затруднены в силу постоянного движения (или напора – при состоянии «закрыто») потока в магистрали;
• в силу конструкции не могут использоваться для регулировки расхода рабочей жидкости (газа), но не среды с твердыми включениями. Применяется только для обеспечения транспортировки или прекращения потока. Мгновенное действие невозможно, длительность периода перевода устройства из положения «закрыто» в положение «открыто» и наоборот зависит от скорости ручного привода штока (для всех моделей, кроме автоматических). При этом допустимо движение рабочей среды в обе стороны, без изменения сопротивления;
• уплотнительные элементы в клиновых задвижках подвержены быстрому износу.

Интересно: обычно устройства выполняются полнопроходными, то есть диаметр отверстия в корпусе отличается от диаметра трубопровода на 2…15% в сторону уменьшения. При этом сужение выполняется для того, чтобы уменьшить крутящий момент при изменении положения штока (управление задвижкой).

Запорная арматура, в зависимости от диаметра магистральной трубы, выполняется из стали и сплавов на основе черного металла. Более легкие сплавы (алюминиевые, латунные, силуминовые) допустимы только при стабильной температуре рабочей среды и давлении менее 0,5 Мпа.

Разновидности клиновых задвижек

В зависимости от особенности конструкции задвижки и компоновки, выделяют разные типы запорной арматуры.

• Шиберная – иначе называется ножевой. Запирающее устройство представляет собой плоскую пластину между двух фланцев. Применимо для сред с наполнением и примесями (например, канализационных стоков). При этом герметичное отсечение потока не обеспечивается, но при изготовлении шибера в виде ножа допустимо измельчение примесей в рабочей среде.
• Задвижка параллельная с выдвижным шпинделем – разновидность клиновой. Между двумя седлами вклинивается не одна деталь, а две – плоские диски, разжимаемые малым клином. Благодаря плотному прилеганию к уплотнителям седел, соединение становится герметичным.
• Клиновая – принцип работы тот же, что и у параллельной, но к седлам прижимается единая деталь – обрезиненный клин.
• Шланговые – этот механизм условно относится к задвижкам, поскольку в нем нет седел. Металлические детали конструкции изолированы от рабочей среды шлангом из специально резины. Для перекрытия потока шланг пережимается штоком (шпинделем).

По материалу корпуса задвижки разделяют на:

• чугунная – литые;
• стальные (25-Л2, Ст3, 12Х18Н9ТЛ) – литые и штампосварные (сварка заготовок, изготовленных из листа путем штамповки);
• алюминиевые (сплавы на основе алюминия) – литые.

Кроме перечисленных металлов для уплотнительных колец применяется фторопласт, латунь, уплотнения клина и шланг в шланговых задвижках изготавливают из специальной резины. Свойства резины подбираются соответственно рабочим условиям трубопровода. Задвижка клиновая латунная – вариант для слабо нагруженных коммуникаций.

По типу управления:

• при помощи электрического привода, пневмо- или гидропривода;
• ручное – для вращения штока применяется маховик (штурвал).

Как уже говорилось, при ручном управлении возможно два варианта движения рабочего органа – вверх-вниз (шток), вверх-вниз с вращением (шпиндель). При этом клин (диски, шибер) закреплены на шпинделе так, чтобы осуществлять только поступательное движение. В автоматизированных устройствах обеспечение вращения не рационально, поэтому используется конструкция со штоком.

Механизм устройства открывания

Ходовой механизм клиновой задвижки (резьбовая пара шпиндель-гайка или шток) могут находиться в полости устройства в рабочей среде или вне ее. В первом случае шпиндель задвижки является не выдвижным, во второй – выдвижным.

Для задвижки с невыдвижным шпинделем характерно погружение узла шпиндель-гайка в тело рабочей среды. Высота положения шпинделя при изменении положения затвора не меняется, поскольку затвор соединен с гайкой и она навинчивается на стержень, поднимая тем самым затвор.

Устройство удобно в тех ситуациях, когда важны ограничения строительной высоты трубопровода (например, в подземных коммуникациях) и не подходит для ответственных магистралей.

Выдвижной шпиндель поднимается над нижним положением по мере подъема затвора, ходовая гайка остается на месте. Задвижка клиновая с выдвижным шпинделем фланцевая более надежна и практична, поскольку резьбовая часть устройства не подвержена коррозии от действия рабочей среды, ее легче ремонтировать и заменять при необходимости.

Более подробно о схеме задвижки, особенностях ее использования и ремонта можно узнать из ролика.

Разновидности конструкции клина

Выбор типа клина для клиновой задвижки зависит от условий эксплуатации устройства.

1. Жесткий клин. Особенности применения: для максимально герметичного запора. Он требует точной подгонки рабочих деталей (угла сужения клина и наклона седел), может стопориться при резких температурных перепадах или повреждениях контактных поверхностей.
2. Двухдисковая конструкция – запор состоит из двух дисков, имеющих небольшую свободу перемещения. Благодаря этому такой точной подгонки контактных поверхностей клина и седел не требуется, уменьшается риск стопора системы, хотя конструкция механизма чуть более сложна в выполнении.
3. Упругий клин представляет собой модификацию механизма с двумя дисками. Изменение их положения друг относительно друга обеспечивается гибким элементом. Самоустановка дисков относительно контактной поверхности седел меньше, механизм в целом проще.

ГОСТы и технические характеристики

Технические требования и нормы, касающиеся изготовления, конструкции, эксплуатации клиновых задвижек и другой запорной арматуры, изложены в следующих нормативных документах.

ГОСТы периода СССР

ГОСТ 5762—2002. Арматура трубопроводная промышленная. Задвижки на номинальное давление не более PN 250.

Нормативными документами определяются такие технические характеристики задвижек:

Диаметры и размеры

Габаритные и установочные размеры клиновых задвижек определяются ГОСТами и ТУ и отличаются для изделий, произведенных из разных материалов, разного назначения. Так, для изделий 30ч925брМ и 30ч39р параметры приведены в таблице.

Модельный ряд клиновых задвижек включает в себя изделия с условным диаметром (номинальным диаметром пропускного отверстия) 15…2000 мм.

Производители и средние цены

Среди производителей можно выделить такие отечественные и зарубежные компании (ближнее зарубежье):

• Агрокомплект, ЗАО (Россия, Подольск);
• Армалит, ОАО (Россия, Санкт-Петербург);
• Благовещенский арматурный завод, ОАО (Россия, Благовещенск);
• Будава, АОЗТ (Литва, Каунис);
• Завод элементов трубопроводов, ЗАО (Россия, Большой Исток);
• Ивано-Франковский арматурный завод, ОАО (Украина, Ивано-Франковск);
• ИКАР, Курганский завод трубопроводной арматуры, ООО (Россия, Курган);
• ИнтерАрм, группа компаний (Россия, Москва).

Для задвижек из черных металлов индекс цен по указанным производителям составляет 1.9777 рублей/+12.90% (по данным Infogeo.ru).

Для зарубежных производителей (Tecofi, HAWLE, BRANDONI, UKSPAR и другие) цены колеблются в диапазоне 800…170 000 рублей, в зависимости от марки, характеристик и назначения изделия.

Монтаж

Основные правила монтажа и установки клиновой задвижки:

• предварительно убедиться в пригодности изделия для установки по техническим характеристикам и реальной работоспособности;
• следить за частично открытым положением затвора в процессе;
• при номинальном диаметре устройства более 100 мм использовать дополнительные опоры;
• для перемещения изделия с помощью подъемно-транспортной техники крепить только за монтажные проушины;
• для подземной установки устроить основание из трамбованного грунта без острых фракций, толщина основания для бесканальной прокладки коммуникаций – не менее 200 мм;
• после установки проверить работоспособность участка трубопровода сначала при минимальном, потом при номинальном и при максимально допустимом давлении. В процессе испытаний затвор должен быть полностью опущен или поднят.

Выбор прокладок для соединения фланцев задвижки с фланцем трубопровода следует осуществлять согласно требованиям.