Устройство запорной арматуры задвижки

Запорная арматура является неотъемлемой частью трубопроводных систем, обеспечивающей управление потоками различных жидкостей и газов. Одним из ключевых видов запорной арматуры является задвижка. Рассмотрим, как она работает и какие типы существуют.

Как работает задвижка

Задвижка – это устройство, предназначенное для перекрытия или регулирования потока рабочей среды (жидкости или газа) в трубопроводе. Принцип работы задвижки основывается на перемещении запорного элемента перпендикулярно потоку среды. Основными частями задвижки являются корпус, затвор (диск или клин), шпиндель и маховик.

Основные этапы работы задвижки

• 1. Открытие задвижки: При вращении маховика шпиндель поднимается, поднимая запорный элемент (диск или клин) вверх. Это освобождает проход в трубопроводе, позволяя рабочей среде свободно перемещаться.
• 2. Закрытие задвижки: При вращении маховика в противоположном направлении шпиндель опускается, опуская запорный элемент вниз. Это перекрывает проход и прекращает движение рабочей среды.

Задвижки обеспечивают минимальное сопротивление потоку в открытом положении и полное герметичное перекрытие в закрытом положении. Однако они не предназначены для регулирования потока, их основная функция – полное открытие или закрытие.

Типы задвижек

Существует несколько типов задвижек, которые различаются по конструкции и назначению. Основные из них:

Клиновые задвижки

Клиновые задвижки оснащены клиновидным запорным элементом, который обеспечивает надежное герметичное перекрытие. Клиновый затвор может быть твердым или упругим:

• - Твердый клин: Изготавливается из цельного материала, обеспечивая высокую прочность.
• - Упругий клин: Имеет некоторую податливость, что позволяет лучше компенсировать температурные расширения и деформации.

Параллельные задвижки

Параллельные задвижки имеют два затвора, которые перемещаются перпендикулярно потоку. Они чаще всего используются в системах с высокой температурой и давлением, так как конструкция позволяет минимизировать износ уплотнительных поверхностей.

Шланговые задвижки

Шланговые задвижки используют гибкий шланг в качестве запорного элемента. Принцип их действия следующий:

- При открытии задвижки шланг расправляется, позволяя рабочей среде свободно проходить через трубопровод.

- При закрытии задвижки шланг сжимается с помощью механического или пневматического привода, перекрывая поток рабочей среды.

Шиберные задвижки

Шиберные задвижки (или ножевые задвижки) оснащены тонким, острым запорным элементом – шибером, который прорезает поток рабочей среды. Принцип их действия следующий:

- При открытии задвижки шибер поднимается, освобождая проход для рабочей среды.

- При закрытии шибер опускается, прорезая возможные отложения и осадки, и плотно перекрывает поток.

Шиберные задвижки эффективно работают с вязкими и загрязненными средами, такими как шлам, суспензии и целлюлоза. Они широко применяются в целлюлозно-бумажной, химической и пищевой промышленности.

Шланговые задвижки особенно эффективны в системах с агрессивными химическими средами и абразивными веществами, так как шланг может быть изготовлен из различных материалов, устойчивых к коррозии и износу. Они часто используются в химической, фармацевтической и пищевой промышленности.

Задвижки с подъемным шпинделем

В этих задвижках шпиндель поднимается вместе с затвором при открытии. Это позволяет визуально определить положение задвижки (открыта или закрыта) и обеспечивает более легкий доступ к шпинделю для обслуживания.

Задвижки с невыдвижным шпинделем

В этих задвижках шпиндель не выдвигается из корпуса при открытии. Это делает их компактными и удобными для установки в ограниченном пространстве, однако сложнее определить их положение без дополнительных индикаторов.

Ножевые задвижки

Ножевые задвижки имеют тонкий запорный элемент (нож), который способен прорезать густые жидкости и осадки, обеспечивая эффективное перекрытие в сложных условиях эксплуатации. Они часто применяются в целлюлозно-бумажной и химической промышленности.

Шлюзовые задвижки

Шлюзовые задвижки используются для управления потоками жидкости в каналах и шлюзах. Они имеют большие размеры и специальные механизмы для управления затворами.

Из чего состоит задвижка?

Задвижка – это механическое устройство, предназначенное для перекрытия или регулирования потока рабочей среды в трубопроводе. Она состоит из нескольких основных частей:

• 1. Корпус: Основной элемент, который обеспечивает защиту внутренних механизмов задвижки и соединение с трубопроводом. Корпус изготавливается из различных материалов, включая чугун и нержавеющую сталь.
• 2. Запорный элемент (затвор): Основная часть, которая непосредственно перекрывает поток рабочей среды. В зависимости от типа задвижки запорный элемент может быть выполнен в виде клина, ножа или шланга.
• 3. Шпиндель: Осевой элемент, соединяющий запорный элемент с маховиком или другим приводным устройством. Шпиндель передает вращательное движение, которое преобразуется в поступательное движение запорного элемента.
• 4. Маховик или привод: Устройство, с помощью которого оператор вручную или автоматически управляет положением задвижки. Маховик чаще всего используется в ручных задвижках, тогда как автоматические системы могут иметь электрические или пневматические приводы.
• 5. Уплотнительные элементы: Прокладки и кольца, обеспечивающие герметичность соединений и предотвращающие утечку рабочей среды.

Принцип действия параллельных, шиберных и шланговых задвижек

Параллельные задвижки

Параллельные задвижки имеют два затвора, которые перемещаются перпендикулярно потоку рабочей среды. Принцип их действия следующий:

• - При открытии задвижки затворы поднимаются, освобождая проход для рабочей среды.
• - При закрытии затворы опускаются, плотно прижимаясь к уплотнительным поверхностям и перекрывая поток.

Такая конструкция обеспечивает надежное и равномерное уплотнение, что особенно важно при высоких температурах и давлениях. Параллельные задвижки часто используются в энергетике и нефтехимической промышленности.

Расположение ходового узла

Ходовой узел – это ключевая часть задвижки, отвечающая за движение запорного элемента (затвора) и, соответственно, за управление потоком рабочей среды. В его состав входят следующие компоненты:

• 1. Шпиндель: Длинный стержень, который соединяет маховик или привод с запорным элементом. Шпиндель передает вращательное движение от привода к затвору, преобразуя его в поступательное движение.
• 2. Гайка шпинделя: Расположена на шпинделе и взаимодействует с резьбой шпинделя. При вращении маховика гайка перемещается вдоль шпинделя, поднимая или опуская затвор.
• 3. Уплотнительные кольца: Размещены вокруг шпинделя и обеспечивают герметичность узла, предотвращая утечки рабочей среды.
• 4. Подшипники: Используются для уменьшения трения и облегчения движения шпинделя. Они могут быть установлены в верхней и нижней частях ходового узла.

Расположение ходового узла может варьироваться в зависимости от конструкции задвижки:

• - Задвижки с выдвижным шпинделем: В этих задвижках шпиндель поднимается и выдвигается из корпуса при открытии. Это позволяет визуально определить положение затвора (открыт или закрыт). Такие задвижки удобны для обслуживания, однако требуют больше пространства для установки.
• - Задвижки с невыдвижным шпинделем: Шпиндель остается внутри корпуса при открытии и закрытии задвижки. Это делает их компактными и удобными для установки в ограниченном пространстве, однако сложнее определить их положение без дополнительных индикаторов.

Как делают задвижки

Процесс изготовления задвижек включает несколько ключевых этапов, от разработки до финального тестирования. Рассмотрим основные этапы производства задвижек:

• 1. Проектирование и разработка: На этом этапе инженеры разрабатывают чертежи и спецификации задвижки, учитывая требования к давлению, температуре, материалам и другим характеристикам. Современные методы проектирования включают использование программного обеспечения для моделирования и анализа.
• 2. Выбор материалов: В зависимости от условий эксплуатации выбираются соответствующие материалы для изготовления корпуса, затвора, шпинделя и уплотнительных элементов. Часто используются материалы, такие как чугун, сталь, нержавеющая сталь, бронза и различные полимеры.
• 3. Литье и механическая обработка: Корпус и основные компоненты задвижки изготавливаются методом литья, после чего проходят механическую обработку для достижения требуемой формы и точности. Это включает фрезерование, токарную обработку, сверление и резьбонарезание.
• 4. Сборка: На этом этапе все компоненты задвижки собираются вместе. Шпиндель устанавливается в корпус, закрепляются гайка шпинделя и подшипники, монтируется запорный элемент. Все уплотнительные элементы также устанавливаются для обеспечения герметичности.
• 5. Испытания и контроль качества: Готовая задвижка проходит серию тестов для проверки на герметичность, прочность, устойчивость к давлению и температуре. В случае обнаружения дефектов задвижка отправляется на доработку или переработку.
• 6. Покрытие и защита: В зависимости от условий эксплуатации на задвижку могут наноситься защитные покрытия для предотвращения коррозии и износа. Это могут быть покрытия из полиуретана, эпоксидной смолы или специальные антикоррозийные составы.
• 7. Маркировка и упаковка: Финальный этап включает нанесение маркировки с указанием типа задвижки, ее характеристик и производителя. После этого задвижка упаковывается для транспортировки и хранения.

Заключение

Задвижки играют ключевую роль в управлении потоками рабочих сред в трубопроводных системах. Они обеспечивают надежное и герметичное перекрытие потока, а их разнообразие позволяет выбирать оптимальный тип задвижки для конкретных условий эксплуатации. Понимание принципа работы и типов задвижек помогает в правильном подборе и эксплуатации этой важной запорной арматуры.