Основные типы задвижек для трубопроводов, их устройство и монтаж

Любая инженерная система должна быть оснащена устройством, которое будет останавливать ее работу в случае необходимости. Так, к запорной арматуре относятся чугунные и стальные задвижки для трубопроводов. Они устанавливаются с целью частичного или полного перекрывания пути для потока жидкости или газа. Металлические изделия характеризуются простотой управления, а также обслуживания. Область применения таких приборов зависит от конструкции, сборки, способов управления и установки.

Что собой представляют задвижки для трубопроводов

Разновидность запорной арматуры предназначена для установки на водопроводные сети и газовой. Служат они для полного или частичного перекрытия движения, распределения содержимого по патрубкам, регулировки давления. Также посредством задвижек можно контролировать расход жидкостей и газов через изменение диаметра пути.

Маркировка задвижек включает в себя буквы с цифрами. Под ними подразумеваются тип арматуры и корпуса, материал уплотнителей и способ управления. Например, расшифровка некоторых изделий выглядит следующим образом:

Задвижка 30ч39р

1. 30с41нж – задвижка стальная с механическим приводом, цилиндрической передачей, уплотнительными кольцами из нержавеющей стали.
2. 30ч39р – задвижка из чугуна с механическим приводом, электрической передачей, латунными кольцами.
3. 30ч6бр – чугунная задвижка с пневматическим приводом, уплотнителем из бронзы и латуни.

Строительная длина задвижки должна соответствовать ГОСТу 3706-93. Исключениями являются только приборы специального назначения (изоморфические). В остальных случаях допускаются отклонения от ±2 до ±14 мм.

Конструктивные особенности

Устройство задвижки характеризуется простотой. Зависимость заключается в расположении запорного механизма. Он встроен в металлический корпус цилиндрической формы вдоль его центральной оси. Монтируют оборудование внутри кессонной камеры или смотрового колодца.

Управление может быть ручным или автоматическим. Второй вариант позволяет регулировать положение затвора дистанционно. Для этого оператор пользуется кнопочным устройством.

Чертеж задвижки представлен уплотнительным кольцом и металлическим клапаном. Его форма выпуклая, причем с обеих сторон. Запорные механизмы с механическим управлением имеют шток и прикрепленный к нему рычаг. Его поворот (90॰) приводит в движение клапан.

Схема задвижки

Фиксация устройства осуществляется за счет двух выводов по обе стороны относительно диска. Они могут быть представлены фланцами, резьбовыми элементами или фасками для подсоединения к патрубкам посредством сварочного аппарата.

Принцип работы и технические характеристики

Принцип работы задвижки основан на смене положения затвора перпендикулярно потоку жидкости в магистрали (дыма в печной трубе). Герметичность обеспечивается плотным прилеганием клапана к посадочному седлу прибора.

Классификация трубопроводных задвижек проводится в соответствии с особенностями конструкций, их сборки, монтажа, показателями технических характеристик, управления. Выглядят они следующим образом:

• монтаж ведется над или под землей, с колодцами и без, в помещении или на улице;
• устойчивость к сейсмическим явлениям, климатическим особенностям конкретной местности;
• фиксация фланцевая, сварная или комбинированная;
• сборка литая, листовая, литосварная или штампосварная;
• привод ручной и электрический.

Выпуск задвижек соответствует допустимым значениям диаметра патрубков. Показатели равны от 5 см до 2 м. Оптимальным давлением при этом считается 25 МПа, а показания термометра для рабочей среды находятся в пределах +450-+560 ℃.

Соответствие диаметра патрубка и выпуска задвижки

Основные типы задвижек для труб

В зависимости от характеристик, конструкции, привода и способов крепления можно выделить несколько типов задвижек. Так, существуют полнопроходные затворы, посадочное место которых соответствует диаметру патрубка. А суженные имеют меньшие показатели аналогичного параметра седла.

По типу строения различают изделия с выдвижным и невыдвижным шпинделем. Они характеризуются соответственно следующим образом:

1. Часть штока выдвигается наружу относительно корпуса во время вращения маховика (утечку предотвращает расположенный в диске сальник). При этом долговечность ходового узла обеспечивается отсутствием прямого контакта механизма с содержимым магистрали.
2. Меньшие габариты, механизм расположен внутри корпуса. Шток своего положения не меняет, двигаются только шпиндель и затвор. Такой вариант менее устойчив к агрессивной среде, поэтому имеются ограничения относительно установки.

По геометрии седла различают 2 варианта:

• Клиновые. Запирающий механизм представлен двумя дисками. Они по отношению к горизонтальной оси расположены под углом. Когда шпиндель вращается, опускаются кольца. Между ними расположены распорные клинья, которые в процессе придвигаются к седлу.

Клиновое седло

• Параллельные. В этом приборе диски могут иметь два положения. В нижнем поток отсекается, а в верхнем путь для содержимого трубопровода открывается.

Клинья могут быть представлены в трех вариантах:

1. Жесткий строго подгоняют под форму седла. Он представлен металлической пластиной. Из-за слабости перед изменениями температуры, давления область применения характеризуется относительным постоянством и низкими показателями.
2. Двухдисковый обеспечивает максимальную герметичность и допускается к использованию в трубопроводах с максимальными значениями датчиков (до 25 МПа, +560 ℃).
3. Упругий представлен дисками, соединенными динамичным элементом. Сравнительно с предыдущими вариантами такой прибор проще изготавливается. Он годен для средних условий эксплуатации.

Чаще всего для изготовления корпуса и клапанов используются чугун, а реже легированная или нержавеющая сталь. Другие материалы практически не применяются. Они меньше справляются с давлением, температурой и гидроударами в трубопроводе.

Чугунный прибор

Вес чугунной задвижки заметно больше, чем у первой. Их устанавливают в магистралях с напором до 1 Атм., где необходимы только 2 положения клапана: открытое и закрытое. Управление приборами осуществляется вручную. Стальные допускаются для монтажа на трубопровод с большими показателями температуры и давления, а также с агрессивной средой.

Монтажа задвижек для трубопроводов

Соединение патрубков, задвижек с помощью сварочного оборудования считаются самыми прочными и герметичными. Поэтому такой вариант используется для магистралей, в которых подается высокое давление. В остальных случаях актуальны и другие способы: фланец или комбинация методов.

Процедура монтажа задвижки для трубопровода состоит из четырех действий:

1. Подъем, установка прибора в заданном месте.
2. Выстраивание центральных осей патрубков и корпуса устройства.
3. Монтаж уплотнителя, крепежных элементов.

В завершение болты затягиваются гаечным или разводным ключом. Сварочные работы проходят практически по тому же алгоритму. Только прибор нужно сначала зафиксировать в нужном положении прихватками и проверить соответствие осей. А после этого произвести сварку элементов.

В случае с пластиковыми трубами процесс выглядит немного иначе. Процесс выглядит следующим образом:

Задвижка для пластиковых труб

• фланец надевается на втулку;
• втулка приваривается к трубе;
• прокладывается резиновый уплотнитель;
• с помощью ключа (рожковый) соединяются фланец и задвижка;
• затягивается крест-накрест болты.

Конструкция с прижимным фланцем и резиновой манжетой устанавливается так:

• труба подрезается под углом в 90॰;
• чугунный фланец надевается на патрубок и смещается в сторону магистрали;
• нанизывается прижимное кольцо;
• элементы конструкции центрируются;
• фланец надвигается на манжету до упора;
• проводится предварительная фиксация и проверка соосности;
• крепления затягиваются гаечным ключом.

Задвижки для печных труб монтируются в соответствии с инструкциями, которые могут быть различны. Установка происходит в процессе кладки вытяжки.

Важно! Если необходима постоянная вентиляция топки, то в задвижке организуют дополнительную перфорацию. Диаметр отверстий при этом может составлять от 10 до 15 мм.

Рекомендации и типовые ошибки

Специалисты советуют перед установкой приборов проверить их на герметичность. Для этого задвижку окатывают горячей водой, а после просушки проводят ревизию. Неисправное состояние будет выявлено сразу.

На герметичность проверяют в закрытом положении затвора

Под установку чугунной задвижки рабочую поверхность необходимо предварительно подготовить. Горизонтальный или вертикальный трубопровод подлежит очистке от окалины, примесей, накипи и просушке. Маховик задвижки должен быть направлен вверх, а затяжка крепежей проведена равномерно, без перекосов. В паспорте производитель всегда указывает порядок действий при монтаже прибора. Отклоняться от него недопустимо.

Существует также свод правил, который касается установки любого типа затвора:

• стальная арматура во время сварочных работ должна оставаться открытой;
• закрытие пути для потока сопровождается небольшим усилием, чтобы не привести к перекручиванию и последующей поломке;
• тяжелые приборы для установки обеспечивают подпорками;
• перед выбором важно учитывать допустимые пределы давления;
• установка возможна только на прямом участке трубопровода, где отсутствует риск возникновения избыточного давления, что приводит к губительному гидроудару.

Останавливаясь на выборе затвора вместо вентиля, стоит учитывать некоторые слабости приборов:

Запорная арматура

• нельзя использовать, если содержимое труб имеет твердые и крупные компоненты;
• имеются ограничения допустимого давления в магистрали;
• есть риск получения клапанов гидроудара из-за относительно низкой скорости перекрывания пути для потока.

Кроме того, затворы заметно сложнее отремонтировать, заменить изношенные уплотнители. А установка сопровождается большей высотой, нежели требуется для отсечного клапана.

Важно! У приборов с электроприводом строго регламента относительно положения нет. Важно, чтобы сам привод не оказался внизу. А если шпиндель расположен горизонтально, то под механизмом должна быть предусмотрена дополнительная опора.

Затворные клапаны несмотря на относительно низкие предельные значения давления могут устанавливаться практически на любые магистрали с жидкостями или газами. Монтаж произвести можно самостоятельно, но важно соблюдать строгие правила, чтобы избежать переделок или полной замены прибора. Управлять положением заслонки можно вручную или дистанционно с помощью пульта. А в качестве материала для изготовления используются чугун, легированная или нержавеющая сталь, отвечающие за прочность и долговечность затвора.

Какими бывают задвижки для трубопроводов, устройство и принцип работы

Эксплуатация любой трубопроводной промышленной магистрали предусматривает наличие элементов, перекрывающих поток жидкости, газа, сыпучих материалов и других видов рабочих тел при необходимости обслуживания или ремонта. Функции запора и регулировки потока движущегося вещества в линиях выполняют задвижки для трубопроводов, имеющие различное назначение и конструктивное исполнение.

Область применения

Задвижки используют в качестве запорной и регулирующей поток арматуры в трубах, иногда с их помощью управляют объемом подачи за счет снижения условного диаметра прохода.

Задвижки редко применяются в быту, в основном они служат для регулировки водо- и газоснабжения в жилищно-коммунальном хозяйстве, в магистралях для транспортировки газа, нефти, пищевой и химической промышленности при подаче технологических компонентов в производственном процессе.

Запорные элементы используют на трубопроводах с большими условными диаметрами прохода, применяемые материалы изготовления – недорогие черные и цветные металлы в различных сочетаниях.

Рис.1 Задвижки для трубопроводов водоснабжения

Что такое задвижки: назначение и основные конструктивные элементы

Задвижкой называют вид трубопроводной арматуры, предназначенной для перекрытия или регулирования потока вещества, проходящего по магистрали. Они могут работать в среде с газообразными, сыпучими, жидкими веществами различной вязкости и химической активности.

Основными конструктивными элементами в системе задвижки любой конструкции являются:

• Корпус. Состоит из основной части и крышки, первая помещается непосредственно в магистраль, а вторая служит для крепления и управления перемещением запорного элемента. Корпус выполняют из металла: стальных сплавов, нержавейки, латуни, алюминия, ковкого чугуна, последний покрывают антикоррозионными слюдосодержащими красками или эпоксидными грунтовками.
• Запор. Элемент (заслонка) имеет конструктивное исполнение в виде металлического клина, шибера, диска или гибкой трубы из эластичных материалов, для повышения герметичности металл иногда покрывают резиной (эластомер). При перемещении узел плотно входит в профильное седло, расположенное в корпусе, и герметично перекрывает канал.
• Приводная система. Предназначена для управления перемещением заслонки в узле, представлена механическими конструкциями в виде маховика, перемещающегося на выдвижном или стационарном штоке, также используются пневматический, электрический и гидравлический приводы.

Рис. 2 Трубопроводные задвижки из стали – параметры по ГОСТ 9698-86

Достоинства задвижек

Основные параметры задвижек регламентированы ГОСТ 9698-86, используемые в промышленности изделия имеют следующие особенности:

• Простота конструкции. Корпус состоит из основной части, помещаемой в линию посредством фланцевого или муфтового резьбового (для малых диаметров) соединения, его крышка крепится гайками или болтами — это упрощает процедуру установки, демонтажа и ремонта устройства.
• Высокие технические характеристики. Задвижная арматура в зависимости от назначения и условий эксплуатации выдерживает рабочую температуру от -60 до +565 С., давление от 0,16 до 25 Мпа. (1, 6 — 250 бар.) в стальных конструкциях. При этом предел давлений для чугуна составляет 25 бар., для изделий из цветных металлов — 40 бар.

Рис. 3 Запорная чугунная фланцевая арматура

• Универсальность. Устройства могут работать в магистралях любого назначения с высокой химической активностью передаваемых веществ, рассчитаны на использование в трубопроводах диаметров от 15 до 2000 мм.
• Высокие гидравлические характеристики. Задвижные устройства подбирают по внутреннему диаметру трубопроводов, имеющему стандартные значения, поэтому они не влияют на гидравлическое сопротивление в линии. Плавное перемещение заслонки при перекрытии потока транспортируемого вещества позволяет избежать гидравлического удара в системе. Конструкция задвижных элементов и корпусного седла рассчитана на создание высокой герметичности перекрываемого канала.
• Хорошая ремонтопригодность. Монтаж и ремонт арматуры и фитингов с задвижками легко провести при наличии простого инструмента и комплектующих — разводных сантехнических ключей, прокладок. Заслонки и прокладки в случае износа просто снять и поменять на новые.
• Длительный срок службы. Корпусные детали и затворы изготавливаются из прочных долговечных материалов, рассчитанных на использование в конкретной рабочей среде, внутренние заслонки делают из коррозионно-устойчивых металлов — это существенно увеличивает их эксплуатационный срок.

Рис. 4 Задвижки для трубопроводов из цветных металлов

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

Задвижки для трубопроводов — виды и классификация

Задвижные узлы имеют разные конструктивные и физические параметры, по конструкции и классификации задвижек их подразделяют на следующие классы:

1. По технологии изготовления корпуса:

• Сварные.
• Литые — основной метод формообразования корпусов.
• Кованые или штампованные — технология применяется для создания высокопрочных корпусов, детали соединяются между собой сваркой.
• Комбинированные — производятся из кованых и штампованных деталей посредством сварки.

1. По типу уплотнения:

• Графитоармированные, жидкометаллические.
• Сальниковые — подвижной шпиндель или шток отделяется от рабочей среды сальниковой прокладкой, пропитанной маслом и сжатой накидной гайкой или специальной деталью – сальником.
• Сильфонные — герметичность достигается за счет использования гофрированных упругих оболочек из металлических и синтетических материалов.

Рис. 6 Разборка клиновидной системы (корпус, вид клина задвижки)

1. По типу передачи усилия к заслонке:

• Вращательное — применяется в ручных механических системах, где винтовой шпиндель перемещается за счет маховика.
• Поступательное — шток имеет цилиндрическую форму и перемещается за счет передачи ему усилия гидравлическим или электрическим способом.

1. По типу привода:

• Ручной — для передачи усилия используют маховик и шпиндель с резьбой.
• Электрический — управление задвижкой происходит перемещающимся шпинделем, который является якорем электрокатушки.
• Гидравлический — на подвижный шток с заслонкой, помещенный в герметичный цилиндр, оказывает давление гидравлическая жидкость.
• Пневматический — шпиндель передвигается за счет давления на его поверхность сжатого воздуха.

1. По конструктивному исполнению затворного узла:

• Клиновые. Затвор имеет клиновидную форму, при опускании располагается между двумя наклонными седельными поверхностями.
• Параллельные (одно- или двухдисковые, шиберные). Затворный элемент сделан в форме плоского диска или шибера, которые запирают канал, опускаясь в небольшие профильные углубления в корпусе.
• Шланговые. При работе системы затворный механизм сдавливает эластичный резиновый шланг, перекрывая тем самым канал движения вещества.
• Поворотные. Запорный элемент в виде диска располагается в канале трубы на его центральной линии, при работе он разворачивается вокруг центральной оси и перекрывает поток проходящего вещества.

Клиновые задвижки

Устройство задвижки данного типа представляет собой заслонку с расположенными под углом поверхностями, которая при отпускании располагается в клинообразном седельном гнезде.

Жесткий клин

Модель отличается невысокой стоимостью, простотой, жесткостью, надежностью и хорошими параметрами герметичности, при изготовлении требует использования высокоточного оборудования. Клин шарнирно подвешен к шпинделю, размещенному в верхней крышке, и опускается в канал по встроенным в корпус направляющим, система способна работать с большими перепадами давления. К недостаткам относится сложный ремонт и заклинивание при воздействии высоких температур в результате линейного расширения металла при нагревании.

Рис.8 Задвижки для трубопроводов клиновые — конструкция

Клин с двумя дисками

Клиновые задвижки для трубопроводов данного типа состоят из заслонки в виде двух размещенных под углом дисков с разжимной деталью между ними (имеет вид шарообразного грибка) — это позволяет ей самоустанавливаться, обеспечивая при этом высокую плотность перекрытия канала и исключая заклинивание.

Типы задвижек с двумя дисками имеют сложное конструктивное исполнение и соответственно дороги, их преимущества — малый износ затворных и седельных поверхностей за счет отсутствия контакта по пути перемещения, высокая степень герметизации, небольшое прилагаемое усилие для закрывания прохода.

Устройства выпускают только с выдвижным штоком, многие модели бывают с кольцевыми уплотнениями на затворных дисках, позволяющими повысить герметизацию прохода.

Рис. 9 Разновидности поворотных систем

Упругий клин

В данной конструкции привод затвора разрезан на две части и между ними расположен пружинящий элемент — это позволяет перемещаться уплотнительным элементам относительно друг друга на небольшой угол, обеспечивая тем самым лучший контакт с седельным кольцом. При изготовлении не требуется высокоточная подгонка, исключено высокотемпературное заклинивание, к недостаткам относится повышенная истираемость плоскостей клина в результате раннего вступления в контакт при опускании.

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.

Параллельные (шиберные)

В шиберных задвижках устройствах поверхности седел и затворного диска параллельны, при опускании диск (шибер) герметично перекрывает проход за счет давления на его поверхность проводимой среды. К недостаткам относят большие энергозатраты на перемещение в результате трения уплотнительных колец седла и шибера на всем пути движения и соответственно повышенное истирание герметизирующих поверхностей. Используется при пониженных требованиях к герметичности, легко обслуживается и ремонтируется.

Рис.10 Шиберные параллельные задвижки

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

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

Монтаж запорной арматуры в системах водоснабжения

Установка задвижки в магистральный трубопровод промышленного назначения проводится квалифицированными специалистами, при этом наиболее часто используется соединение элементов друг с другом с помощью фланцев. При проведении работ в водопроводной магистрали действуют, соблюдая следующие особенности установки:

1. Съем запорной арматуры водопровода проводят только при отсутствии рабочей жидкости в системе, при необходимости трубы в местах соединений защищают от грязи, окалины, известкового налета.
2. Перед монтажом запорной арматуры проверяют качество фланцев — фланцевая шайба не должна иметь трещин, царапин, выемок и прочих дефектов.
3. Запорная арматура водопровода размещается на строго прямолинейной части магистрали и ровных участках земной поверхности — это позволяет избежать чрезмерных напряжений в местах изгибов и перекосов, вызывающих протечки. При монтаже тяжелых узлов используют дополнительные жесткие опоры.
4. При эксплуатации не допускается прилагать чрезмерное усилие к маховикам, посредством которых приводятся в действие запорные заслонки — это может привести к поломкам и трещинам.
5. Монтаж следует проводить с обвязкой мягким стропом, избегая крепления за шток или штурвал и стараясь не повредить защитное покрытие — это приводит к преждевременной коррозии. Падение с высоты и механические удары недопустимы.

Рис. 13 Способы монтажа и настройки запорных устройств

Перед выбором запорной арматуры необходимо учитывать ее характеристики в соответствии с ГОСТ — наиболее высокими параметрами обладают стальные промышленные изделия. Для бытового использования подходят задвижные узлы для трубопроводов из цветных металлов — они имеют небольшие размеры условного прохода и доступный монтаж с помощью резьбовых муфт.

Ознакомительное видео про задвижки для трубопроводов